Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние проблемы реализации кредитной системы обучения в высшей школе 13
1.1. Определение содержания высшего образования с учетом требований кредитной системы обучения 13
1.2. Структура высшего и послевузовского образования в странах мира 24
1.3. Особенности становления кредитной системы в России и Казахстане 35
1.4. Правила организации учебного процесса в бакалавриате по кредитной системе обучения 54
ГЛАВА 2. Методика формирования понятия «сила» у студентов вузов при кредитной системе обучения 63
2.1. Понятие как важный элемент научных знаний студентов технических вузов 63
2.2. Общая структура механики как учебной дисциплины 68
2.3. Методика формирование понятия «сила» у студентов высших учебных заведений при кредитной системе обучения 74
2.4. Организация самостоятельной работы студентов вузов при кредитной системе обучения как элемент методики формирования понятия «сила» у студентов высших учебных заведений при кредитной системе обучения 108
ГЛАВА 3. Педагогический эксперимент: организация, методика проведения, результаты 122
3.1. Задачи эксперимента. Критерии эффективности проверяемой методики 122
3.2. Методика проведения дидактического эксперимента и общий анализ его результатов 123
Заключение 139
Библиография 142
- Структура высшего и послевузовского образования в странах мира
- Правила организации учебного процесса в бакалавриате по кредитной системе обучения
- Методика формирование понятия «сила» у студентов высших учебных заведений при кредитной системе обучения
- Методика проведения дидактического эксперимента и общий анализ его результатов
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Развитие высшего профессионального образования в Республике Казахстан ориентировано на повышение качества профессиональной подготовки специалистов в соответствии с общепризнанными требованиями, в частности Лиссабонской конвенции, Болонской декларации, Международной стандартной классификации образования.
Основным механизмом интеграции Казахстанской системы высшего образования в мировое образовательное пространство является кредитная система обучения.
Кредитная система обучения - образовательная система, направленная на повышение уровня самообразования и творческого освоения знаний на основе индивидуализации, выборности образовательной траектории в рамках регламентации учебного процесса и учета объема знаний в виде кредитов.
Кредит - унифицированная единица измерения объема учебной работы обучающегося. Один кредит равен 1 академическому часу контактной работы обучающегося в неделю на протяжении академического периода продолжительностью 15 недель. Каждый академический час лекционных, практических (семинарских) и студийных занятий обязательно сопровождается 2 часами (100 минут) самостоятельной работы студента.
Организация учебного процесса с использованием системы кредитов осуществляется по так называемой нелинейной схеме, в отличие от линейной, действующей до настоящего времени в вузах Республики Казахстан, Отличительные черты нелинейной схемы: большая свобода выбора учащимися дисциплин, перечисленных в учебном плане; личное участие каждого студента в формировании своего индивидуального учебного плана; вовлечение в
4 учебный процесс тьюторов - академических консультантов, содействующих студентам в выборе образовательной траектории в частности, в выборе изучаемых дисциплин; введение системы кредитов - зачетных единиц для оценки трудозатрат студентов и преподавателей по каждой дисциплине; обеспеченность учебного процесса всеми необходимыми методическими материалами в печатной и электронной форме; обязательное использование балльно-рейтинговых систем для оценки усвоения студентами учебных дисциплин.
Вопросы функционирования кредитной системы обучения освещались в работах СБ. Абдыгаппаровой, Б. Абдыкаримова, НА. Асанова, Г.К. Ахметовой, 03, Боева, Д. Ф. Вестерхайдена, Д.А. Калдиярова, ЖА Кулекеева, ПС. Минажевой, М.Р. Наргужииа, Г.Г. Пивня, ОА. Севостьяновой, В.Н. Чисгохвалова, А.И. Чучалина [1,6,11,34,147,320-322].
Характерным свойством этой системы является акцентирование на самостоятельную работу студентов, что способствует выработке у них способностей к самообразованию и саморазвитию, навыков свободного критического мышления.
Переход на кредитную систему обучения предусматривает изучение дисциплин по новой технологии, которая ориентирована на самостоятельное усвоение знаний- Для решения задачи повышения качества обучения студентов, требуется совершенствование методики формирования у них: научных понятий, составляющих один из важнейших компонентов системы научных знаний»
Успешное решение данной задачи в рамках кредитной системы обучения возможно при условии применения преподавателями высших учебных заведений такой методики^ которая позволила бы активизировать процесс формирования научных понятий.
Разные точки зрения на способы формирования научных понятий у обучающихся освещались в работах психологов ПЯ. Гальперина, В.В. Давыдова, НА. Менчинской, Н.Ф. Талызиной, М.Н. Шардакова [47,48,65,168,286,323,324].
5 Особую значимость для исследования приобретают труды дидактов, в которых освещается проблема формирования научных понятий у обучающихся. Это работы ГХ. Гранатова, Э.М Мамбетакунова, ВА Тайницкого, А-В. Усовой [61, 62,163,283,284,303-306]. Вместе с тем в научно-методических работах проблеме формирования научных понятий при кредитной системе обучения уделяется недостаточно внимания.
Анализ работ, посвященных проблеме формирования научных понятий при кредитной системе обучения, в частности формированию понятий механики у студентов технических вузов, показывает, что одной из главных причин, препятствующих формированию научных понятий в процессе обучения физике, является недостаточное количество научных, научно-методических работ, методических рекомендаций, касающихся рассматриваемой проблемы.
На основании изучения и анализа, имеющихся в науке исследований, обобщения эффективного педагогического опыта, собственных результатов работы была сформулирована проблема исследования, определяемая следующими противоречиями:
между возрастающей потребностью общества в качественной подготовке будущих специалистов и недостаточной разработанностью в этой сфере системы усвоения научных понятий студентами, обучающимися по кредитной системе обучения;
между отсутствием теоретических основ формирования научных понятий при кредитной системе обучения и потребностью в методике формирования фундаментальных физических понятий, основанной на теоретических положениях;
между необходимостью внедрения кредитной системы обучения и отсутствием частно-методических разработок по ее применению в процессе обучения механике.
Важность и актуальность рассматриваемой проблемы послужили основанием для определения темы исследования: «Формирование понятий механики у студентов высших учебных заведений при кредитной системе обучения».
Объект исследования - учебно-воспитательный процесс высших учебных заведений при кредитной системе обучения.
Предмет исследования - методика формирования физических понятий у студентов высших учебных заведений при кредитной системе обучения.
Цель диссертационного исследования состоит в разработке и реализации методики формирования у студентов высших учебных заведений научных понятий при кредитной системе обучения в процессе изучения механики, а также педагогических условий ее эффективного функционирования.
Гипотеза исследования: формирование физических понятий (на примере понятия «сила») у студентов высших учебных заведений при кредитной системе обучения возможно, если:
разработать и внедрить методику усвоения физических понятий (на примере понятия «сила») студентами высших учебных заведений при кредитной системе обучения;
разработать систему организации самостоятельной работы по усвоению понятия «сила» студентами высших учебных заведений при кредитной системе обучения;
выявить педагогические условия эффективного функционирования методики формирования понятия «сила»;
разработать учебно-методический комплекс по механике как обязательный компонент педагогического процесса, обеспечивающий организацию самостоятельной работы студентов.
В соответствии с поставленной целью, выделенным объектом и предметом исследования и гипотезой определены следующие задачи исследования:
проанализировать состояние проблемы формирования понятий механики у студентов высших учебных заведений при кредитной системе обучения для определения содержания и направленности научного исследования; выявить аспекты ее возникновения, проблемы и перспективы дальнейшего развития;
разработать методику формирования понятий механики (на примере понятия «сила») у студентов высших учебных заведений при кредитной системе обучения;
создать систему организации самостоятельной работы при усвоении понятия «сила» студентами высших учебных заведений при кредитной системе обучения;
разработать учебно-методический комплекс по механику обеспечивающий формирование понятий при реализации системы самостоятельных работ;
осуществить экспериментальную проверку методики формирования понятия «сила», системы организации самостоятельной работы и педагогических условий ее функционирования в процессе формирования понятия «сила» при кредитной системе.
Теоретико-методологическую основу исследования составили:
на философском уровне - фундаментальные работы в области системного подхода, соотношения научного и учебного познания (ВТ. Афанасьев, AM. Гендин и др.);
на общенаучном уровне - периодизация развития высших психических функций (Л.С. Выготский, А.Н. Леонтьев, Д.Б. Эльконин и др.); теория поэтапного развития умственных действий (П.Я. Гальперин, Н.Ф. Талызина и др.); психологическая теория деятельности (А.Н. Леонтьев, С JL Рубинштейн и др,); принципы развивающего обучения (В.В, Давыдов, И.Я. Лернер, Д.Б. Эльконин и др,); теория творческого развития личности (A3. Рахимов, А.И. Подольский и др.);
на частно-научном уровне - проблемы организации и систематизации учебного знания (В.А. Беликов, М.А. Данилов, Л.В. Занков,
8 ЛЛ. Зорина, А.Н. Крутский, А.М. Сохор, А.В. Усова и др.); формирование содержания естественнонаучного образования (М.Д. Даммер, B.C. Елагина, И.С. Карашва, САСтарченко, КН. Тулькибаева, АЛ. Усова, ОА Яворук и др.); формирование научных понятий (ГГ. Гранатов, A3. Усова, М.Н. Шардатав и др.).
Для решения поставленных задач и проверки исходных предположений были использованы теоретические и эмпирические методы исследования:
теоретические: анализ нормативно-правовых документов, философской, психолого-педагогической литературы; анализ содержания учебных программ и учебных пособий, понятийно-терминологический и системный анализ исследуемого феномена;
эмпирические: педагогическое наблюдение, беседа, анкетирование студентов и преподавателей, анализ и обобщение педагогического опыта по организации обучения при кредитной системе; педагогический эксперимент; методы поэлементного анализа; методы математической статистики.
База исследования. Эксперимент проводился на базе Костанайского социально-технического университета. Всего в эксперименте приняло участие 337 студентов, обучающихся по кредитной системе обучения.
Педагогическое исследование осуществлялось в три этапа:
па первом этапе (2004 - 2005 гг.), поисково-теоретическом, изучалось реальное состояние учебного процесса при кредитной системе обучения: выбор необходимого числа экспериментальных объектов; определение необходимой длительности проведения эксперимента; разработка конкретных методик для изучения начального состояния экспериментального объекта; определение признаков, по которым можно судить об изменениях в экспериментальном объекте под влиянием соответствующих педагогических воздействий; анализ учебного процесса при кредитной системе обучения;
на втором этапе (2005 - 2006 гг.), экспериментально-аналитическом, было проведено уточнение исходной гипотезы исследования; разработана методика формирования понятий механики (на примере понятия «сила») при
9 кредитной системе обучения; получены данные о ходе эксперимента на основе контрольных срезов, характеризующих изменение объектов под влиянием экспериментальной системы мер; выявлены затруднения и возможные типичные недостатки в ходе проведения эксперимента; проведена оценка текущих затрат времени, средств и усилий как студентов, так и педагогов;
- на третьем этапе (2006 - 2007 гг.), осуществлялось обобщение и описание полученных экспериментальных данных: проверка корреляции рабочего материала с целью, задачами и гипотезой исследования; обработка результатов эксперимента; конечная диагностика усвоения понятия «сила» студентами; анализ результатов данного этапа эксперимента. Были оформлены результаты диссертационного исследования, подготовлено учебно-методическое пособие.
Научная новизна работы состоит в следующем:
Разработана методика формирования понятий механики (на примере понятия «сила») у студентов высших технических учебных заведений в условиях кредитной системы обучения.
Создана система организации самостоятельной работы при усвоении понятия «сила» студентами высших учебных заведений при кредитной системе обучения.
3- Выявлены педагогические условия успешной реализации методики формирования понятия «сила».
4, Обоснован, внедрен в учебный процесс высшей технической школы курс по выбору «Методика обучения физике студентов вузов в условиях кредитной системы обучения».
Теоретическая значимость исследования:
обоснованы теоретические основы формирования понятий механики при кредитной системе обучения;
конкретизирована теория поэтапного формирования понятия «сила» в техническом вузе;
3) расширены представления о способах повышения уровня усвоения понятий механики в условиях применения разработанной методики.
Практическая значимость исследования:
Разработаны и опубликованы методические рекомендации, методические материалы: 1) учебно-методический комплекс по механике для технических специальностей; 2) учебно-методическое пособие «Методика преподавания физики и техника школьного эксперимента»; 3) учебно-методическое пособие «Методические указания к решению задач. Механика»; 4) программа курса по выбору «Методика обучения физике студентов технических специальностей вузов в условиях кредитной системы обучения».
Подтверждена эффективность предложенной методики с позиции ее успешности и последующего внедрения в практику работы преподавателя физики. Материалы исследования могут быть использованы в курсе методики обучения и воспитания физике, как в его общих разделах, так и в разделах, связанных с содержанием конкретных тем вузовского курса физики.
Достоверность результатов исследования обусловлена глубиной методологического обоснования, использованием методов исследования, адекватных поставленным целям и задачам исследования, проведением педагогического эксперимента в строго контролируемых условиях, количественным и качественным анализом его результатов.
Апробация диссертационного исследования и внедрение результатов исследования осущест&чялись посредством:
1. Участия:
в международной научной конференции «Россия и ЕС: проблемы формирования общего пространства науки и образования» (Воронеж, 2006);
в международной научно-практической конференции «Валихановские чтения -12» (Кокшетау, 2007);
- в IV региональной научно-практической конференции «Актуальные
проблемы обновления общего и профессионального образования» (Челябинск,
2005).
2. Публикаций результатов исследования в научных журналах, вестниках и сборниках трудов.
3- Обсуждения на заседаниях:
кафедры физики и информатики Костанайского социально-технического университета имени академика Зулхарнай Алдамжар (с 2004 года по настоящее время);
кафедры методики обучения и воспитания физике и кафедры педагогики Челябинского государственного педагогического университета.
4, Разработки курса по выбору «Методика обучения физике студентов
технических специальностей вузов при кредитной системе обучения»,
5. Разработки учебно-методического комплекса по механике для
студентов высших учебных заведений при кредитной системе обучения.
Положения, выносимые на защиту:
Методика поэтапного формирования понятий механики у студентов высших технических учебных заведений при кредитной системе обучения осуществляется на основе организации самостоятельной работы студентов в аудиторное и внеаудиторное время,
Педагогические условия успешной реализации методики формирования понятия «сила».
Структура и содержание курса по выбору «Методика обучения физике студентов технических специальностей вузов при кредитной системе обучения».
Структура и объем диссертации.
Диссертационное исследование состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка, включающего 345 наименований, 5 приложений. Содержит 16 таблиц, 12 рисунков.
Структура высшего и послевузовского образования в странах мира
Благодаря исключительным достижениям последних нескольких лет процессы, происходящие в Европе, приобрели более конкретный характер, стали более полно отвечать реалиям стран Европейского союза и его граждан. Открывающиеся в связи с этим перспективы, наряду с углубляющимися отношениями с другими европейскими странами, обеспечивают еще большие возможности развития. Тем самым, по общему мнению, мы являемся свидетелями возрастающего понимания все большей части политического и академического мира в потребности установления более тесных связей во всей развивающейся Европе, в формировании и укреплении ее интеллектуального, культурного, социального и научно-технологического потенциала.
Важность образования и образовательного сотрудничества в развитии и укреплении устойчивых, мирных и демократических обществ является универсальной и подтверждается как первостепенная, особенно в связи с ситуацией в Юго-восточной Европе [287, 338, 341 – 345].
Болонский процесс представляет собой общеевропейский процесс реформирования государственных систем высшего образования для достижения совместимости и сопоставимости и в настоящее время охватывает 40 стран. Сорбоннская декларация от 25 мая 1998 года, подчеркнула центральную роль университетов в развитии европейских культурных ценностей [277]. Она обосновала создание Зоны европейского высшего образования как ключевого пути развития мобильности граждан с возможностью их трудоустройства для общего развития континента.
В совместном заявлении европейские министры образования в г. Болонья 19 июня 1999 года подтвердили их поддержку общим принципам, указанным в Сорбонской декларации, и приняли обязательство координировать их политику с тем, чтобы достичь в ближайшей перспективе (и, в любом случае, в пределах первого десятилетия третьего тысячелетия) следующих целей, которые они рассматривают как первостепенные для создания Зоны европейского высшего образования и продвижения европейской системы высшего образования по всему миру: 1. Принятие системы легко понимаемых и сопоставимых степеней, в том числе, через внедрение Приложения к диплому, для обеспечения возможности трудоустройства европейских граждан и повышения международной конкурентоспособности европейской системы высшего образования. 2. Принятие системы, основанной, на двух основных циклах – достепенного и послестепенного. Доступ ко второму циклу будет требовать успешного завершения первого цикла обучения продолжительностью не менее трех лет. Степень, присуждаемая после первого цикла, должна быть востребованной на европейском рынке труда как квалификация соответствующего уровня. Второй цикл должен вести к получению степени магистра и/или степени доктора, как это принято во многих европейских странах. 3. Внедрение системы кредитов по типу – европейской системы перезачета зачетных единиц трудоемкости, как надлежащего средства поддержки крупномасштабной студенческой мобильности. Кредиты могут быть получены также и в рамках образования, не являющегося высшим, включая обучение в течение всей жизни, если они признаются принимающими заинтересованными университетами. 4. Содействие мобильности путем преодоления препятствий эффективному осуществлению свободного передвижения, обращая внимание на следующее: учащимся обеспечивается доступ к возможности получения образования и практической подготовки, а также к сопутствующим услугам; преподавателям, исследователям и административному персоналу обеспечивается признание и зачет периодов времени, затраченного на проведение исследований, преподавание и стажировку в европейском регионе, без нанесения ущерба их правам, установленным законом. 5. Содействие европейскому сотрудничеству в обеспечении качества образования с целью разработки сопоставимых критериев и методологий. 6. Содействие необходимым европейским воззрениям в высшем образовании, особенно относительно развития учебных планов, межинституционального сотрудничества, схем мобильности, совместных программ обучения, практической подготовки и проведения научных исследований. Современная система высшего образования в развитых странах мира складывалась в результате длительного процесса накопления коллективного опыта многими университетами Европы и США. Традиционная автономия университетов в сочетании с национальными особенностями организации образовательного процесса затрудняли выработку приемлемых для разных стран образцов подготовки специалистов. Каждый университет имел собственную систему приёма, обучения и выпуска специалистов, что, естественно не способствовало выработке общепринятых подходов к образованию, объективно необходимых в условиях стремительно развивающихся процессов глобализации и интеграции мировой экономики. Первоначальный шаг к сближению подходов был сделан американскими университетами, предложившими остальному миру унифицированную модель высшего образования, которая органично вписалась в реалии современного бизнеса как наиболее отвечающая требованиям производства и науки. Болонская декларация институционально закрепила аналогичную модель для стран Европейского союза, исходя из того, что первый уровень ориентирован на приобретение обучающимися компетенций исполнительского типа, отражающих потребности сохраняющегося уклада индустриального общества, второй – на развитие творческих способностей наиболее продвинутой части студенческой молодёжи – формирование корпуса научно – педагогических кадров, способных к генерации инновационных идей. Впервые кредитно-часовая система, или как ее иногда называют, система «кредитных часов» зародилась и получила наибольшее развитие в США. В 1869 г. президент Гарвардского университета, известный деятель американского образования, Чарльз Элиот ввел понятие «кредит-час» и в 1870 – 1880-х гг. система, разрешающая объем дисциплины измерять в кредит-часах, была внедрена, с 1892 г. начался второй этап развития «кредитно-часовой» системы. Комитет национального образования США в целях улучшения звена «колледж – школа», стандартизации программ обучения в средних школах ввел понятие «кредит» не только в колледжах, но и в средних школах, распространил кредитную систему оценки объема содержания бакалаврской программы на магистерскую и докторскую ступени образования.
Правила организации учебного процесса в бакалавриате по кредитной системе обучения
Образовательным стандартом определяется, что в учебных планах дисциплины оцениваются целым числом кредитов. Структурно дисциплины в учебном плане объединены в три цикла: цикл общеобразовательных дисциплин (куда вошли социально-гуманитарные и еснаучные дисциплины), цикл базовых дисциплин и цикл профилирующих дисциплин. Каждый цикл состоит из дисциплин обязательного компонента и компонента по выбору. Обязательный компонент – перечень учебных дисциплин и соответствующих минимальных объемов кредитов, установленных государственными общеобязательными стандартами образования и изучаемых студентами в обязательном порядке по программе обучения.
Компонент по выбору – перечень элективных дисциплин и соответствующих минимальных объемов кредитов или академических часов, предлагаемых высшими учебными заведениями, выбираемых студентами самостоятельно и изучаемых в любом академическом периоде.
Содержание общеобразовательных программ определяется совокупностью общеобразовательных дисциплин (ООД), объем которых составляет 25 % от общего объема образовательной программы, или 30-32 кредита, из них не менее 40 % цикла отводится на компоненты по выбору, или 12-13 кредитов. Таким образом, в ходе экспериментальной апробации кредитной системы обучения в вузах республики были получены следующие результаты: - определены методические основы организации образовательного процесса на основе кредитной системы обучения; - изучены основные критерии и разработаны формы учета, контроля и оценки знаний обучающихся; - сформулированы научно-методические требования, предъявляемые к учебно-методическому комплексу, разработаны содержание и структура УМК специальности и дисциплины, а также УМК студента; - переосмыслены основные формы проведения промежуточной в итоговой государственной аттестации; - разработаны принципы и осуществляется подготовка государственных стандартов, каталогов элективных дисциплин высшего образования, учебно-методических комплексов по дисциплине; - обоснованы методики расчета объема учебно-методической научно-исследовательской и воспитательной работы профессорско-преподавательского состава в соответствии с кредитной системой обучения. Вместе с тем внедрение кредитной системы обучения требует: - изменения принципа организации учебного процесса, контроля знаний студентов; - пересмотра нормативно-правовой базы деятельности профессорско-преподавательского состава и методического комплекса, обеспечивающего достижение индивидуализации образовательных траекторий студентов; - совершенствования механизма формирования студенческих групп и распределения учебной нагрузки преподавателей с учетом выборности образовательных траекторий; - изменения принципа оплаты труда и материального поощрения работников вузов; - высокого уровня информатизации учебного процесса; приведения в соответствие с требованиями кредитной системы обучения действующих нормативов обеспеченности обучающихся учебниками и учебными материалами, особенно по базовым курсам, а также техническими средствами, в первую очередь печатным и множительным оборудованием. Важнейшим вопросом реализации кредитной системы обучения является соответствие материально-технической базы и коммуникационных средств вузов возросшим требованиям к обеспечению учебного процесса. Возрастает роль маркетинга образования, привлечения государственных, иностранных и частных инвестиций, дальнейшего совершенствования системы мониторинга и оценки качества образования. Одним из важных положений Болонского процесса является ориентация высших учебных заведений на конечный результат: знания выпускников должны быть применимы и практически использованы на пользу всей Европы. Все академические степени и другие квалификации должны быть востребованы европейским рынком труда, а профессиональное признание квалификаций должно быть облегчено. Для обеспечения признания квалификаций планируется повсеместное использование Приложения к диплому, рекомендованное ЮНЕСКО [236]. В целом, реализация основных принципов Болонской Декларации должна привести к плюрализму и вариативности в высшем образовании, возможности получения большего количества специализаций при сохранении фундаментальности образования. Сейчас задача системы образования – это резко повысить качество преподавания посредством возможных механизмов. В результате выполненного теоретического исследования проблемы внедрения кредитной системы обучения в различных странах мира, и анализа перехода на кредитную систему обучения вузов России и Казахстана можно сделать некоторые выводы: 1. Новая образовательная система должна выпускать технологически подготовленных студентов. Выпускники вузов должны уметь пользоваться информацией – находить ее, анализировать и создавать. 2. Система образования призвана обеспечивать: 2.1. историческую преемственность поколений, сохранение, распространение и развитие национальной культуры, воспитание бережного отношения к историческому и культурному наследию народов; 2.2. непрерывность образования в течение всей жизни человека; 2.3. многообразие типов и видов образовательных учреждений, вариантность образовательных программ, обеспечивающих индивидуализацию образования, личностно ориентированное обучение и воспитание; 2.4. подготовку высокообразованных и высококвалифицированных специалистов, способных к профессиональному росту и профессиональной мобильности в условиях информатизации общества и развития новых наукоемких технологий. 3. Преимуществом кредитной системы обучения является также то, что она требует постоянного совершенствования педагогического мастерства, повышения квалификации организаторов учебного процесса, обмена передовым опытом. 4. Цель внедрения кредитной системы обучения – интеграция национальной системы образования РК в мировую образовательную систему, создание условий конвертируемости дипломов, отвечающих международным стандартам, их востребованности на рынке труда. 5. Главные задачи кредитной системы обучения: 5.1. Унификация объема знаний; 5.2. Создание условий для максимальной индивидуализации обучения; 5.3. Усиление роли и эффективности самостоятельной работы обучающихся.
Методика формирование понятия «сила» у студентов высших учебных заведений при кредитной системе обучения
Рассмотрим историю развития понятия силы [73, 144, 154]. Понятие силы было введено в науку Ньютоном, но начало формироваться еще в древности [161, 179, 331]. Уже тогда начало складываться представление, что для того, чтобы привести какой-либо предмет в движение, нужно применить определенное усилие, приложить силу. Так возникло понятие силы. В учении о движении Аристотеля впервые подвергся научному анализу вопрос о силе как причине механического движения. Аристотель полагал, что всякие изменения, происходящие с любым телом, должны иметь причину. Всякое перемещение тяжелого тела, считал он, происходит под действием чего-то другого. Все движущееся, по Аристотелю, должно приводиться в движение чем-нибудь. Всякое насильственное движение тел происходит под действием других тел, которые тянут, толкают эти тела. Таким образом, еще с Аристотеля начинает формироваться понятие силы в механике. Процесс формирования понятия силы был долгим и сложным [89, 168, 174]. Физика в VII веке была механикой, других форм движения материи не знали. Процесс преобразования форм движения одних в другие был сложен и скрыт. Видимым оставалось только то, что механическое движение могло возникать, могло уничтожаться, могло изменяться. Надо было поставить, хотя бы и формально, вопрос о причине этих изменений – силе. Вокруг понятия силы, и прежде всего дальнодействующей силы тяготения, разгорелась дискуссия, положившая начало знаменитому спору о дальнодействии и близкодействии.
Ньютон в определенном смысле сформировал научное понятие силы в механике как действие, производимое на тело, в результате чего оно изменяет прямолинейное и равномерное движение [117]. Однако, в это время под термином «сила» понимали не только собственно «силу», но также и энергию. Так, Гельмгольц в работе, написанной в середине века, устанавливая закон сохранения энергии, называл энергию силой (работа так и называлась: «О сохранении силы»).
При жизни Ньютона намечаются, а затем развиваются два основных направления в понимании силы: 1) сила – это не основное, а производное понятие физики; 2) сила – это одно из фундаментальных понятий физики, такого же порядка, что и понятие материи. Первое направление имело несколько различных ответвлений, начиная от отрицательного отношения к понятию силы прямых последователей Р. Декарта и кончая физиками, настроенными позитивистски. Л. Эйлер в своих трудах по механике широко использует понятие силы, но возражает против того, чтобы под силой понималось нечто субстанциональное. За понятием «сила» по Л. Эйлеру скрывалось понятие взаимодействия. Такая точка зрения развивалась вплоть до века. В то время существовала так называемая «школа нитей», согласно представлениям которой, понятие силы сводится к понятию давления или натяжения. Эту же точку зрения поддерживал Г. Герц, который в своем труде «Принципы механики, изложенные в новой связи» построил механику, не используя понятие силы. Он не возражал против использования этого понятия, но только как неосновного, непринципиального. Силу как второстепенное понятие рассматривал и Ж. Даламбер. Он отрицательно относился к понятию силы, считал его «темным метафизическим понятием». В механике, полагал Ж. Даламбер, следует пользоваться только понятиями материи и движения, понимая под движением чисто механическое движение. Л. Карно также подчеркивал, что хотя понятие силы и широко употребляется в механике, тем не менее оно играет вспомогательную, промежуточную роль. Г. Кирхгофф в лекциях по механике также отрицательно отнесся к понятию силы в механике. Он видел пользу этого понятия только в том, что при его использовании изложение становится более кратким.
Второе направление в развитии понятия силы особенно четко развито хорватским ученым Р. Бошковичем. Теория строения материи по Р. Бошковичу фактически основана на понятии силы как единственной объективно существующей субстанции. Представления Р. Бошковича были развиты Д. Пристли. Он считал, что все тела состоят из центров сил притяжения и отталкивания. При этом он не противопоставлял понятия материи и силы, считая что сила и есть материя. Идеи Р. Бошковича и Д. Пристли оказали влияние на воззрения М. Фарадея. Они переросли у него в идею физического поля. Причем поля не в механическом понимании, как это было первоначально у Максвелла и его последователей, толковавших поле как проявление невидимых движений в эфире, а физического поля как одного из видов материи.
Помимо рассмотренных крайних направлений в толковании понятия силы было множество других, носящих промежуточный характер или эклектически сочетающихся идей основных направлений. Движение есть форма существования материи, форма ее бытия. Движение может быть передано от одного тела к другому, поэтому величина, характеризующая эту количественную передачу движения, и есть сила. Таково толкование понятия силы в механике, данное Ф. Энгельсом. Оно сохраняет значение и по настоящее время. Развитие понятия силы в классической механике показано на рис. 3. Сила есть физическая величина, характеризующая механическое действие одного тела на другое, в процессе которого возникает ускорение или деформация. Все силы можно разделить на следующие категории: силы, обусловленные взаимодействием непосредственно соприкасающихся тел, и силы, которые связаны с особой формой материи, называемой полем и осуществляющей взаимодействие между телами без их непосредственного соприкосновения. В механике рассматривается гравитационное поле. Особую категорию представляют силы инерции, действующие в неинерциальных системах отсчета.
Методика проведения дидактического эксперимента и общий анализ его результатов
Перед выполнением первых лабораторных работ студентам можно предложить решить самостоятельно тренировочные упражнения в определении цены деления шкалы лабораторных динамометров, верхнего и нижнего пределов измерения, а также в отсчете показаний приборов [129, 130, 150 – 153].
Использование таких заданий перед выполнением лабораторной работы повышает ее эффективность.
Система самостоятельных работ должна способствовать решению основных дидактических задач – приобретению учащимися глубоких знаний, развитию у них познавательных способностей, формированию умения самостоятельно приобретать, расширять и углублять знания, применять их на практике [4, 7, 8,146, 215]. 4 этап. Уточнение и закрепление в памяти существенных признаков понятия Решение этой задачи достигается организацией специальных групп упражнений. 1) По варьированию несущественных признаков. 2) По дифференцировке сходных понятий. 3) По применению контробраза. Суть упражнения по варьированию несущественных признаков заключается в том, что в объектах, предлагаемых вниманию, при наличии общих существенных признаков имеются свои индивидуальные различия, индивидуальные (несущественные) признаки. Студенты должны из всего разнообразия признаков выделить существенные. Упражнения на уточнение и закрепление в памяти существенных признаков понятия «сила» решаются на практических занятиях. Пример. Через блок перекинута веревка, на которой укреплены грузы m1=3 кг и m2=1 кг. Вся система находится в лифте, поднимающемся с ускорением а0=2,2 м/с2, направленным вверх. Определить силу натяжения нити пренебрегая трением, массой блока и давлением блока на ось. Выполнение этого упражнения способствует различению понятий «инерциальной» и «неинерциальной» системы отсчета, а также это упражнение является упражнением с применением контробраза, которое предупреждает возникновения смешения сходных понятий «инерциальной» и «неинерциальной» системы отсчета и способствует уточнению признаков формируемых понятий. После такого рода упражнений студенты хорошо усваивают основные признаки понятий и затем успешно ими оперируют при решении задач. Пример. Подготовка сообщений по истории физики. При подготовке таких сообщений студенты прослеживают развитие понятия, его обогащение. В памяти студента остаются существенные признаки понятия. 5 этап. Применение понятий в решении элементарных задач учебного характера Цель данного этапа – выработка у учащихся умения оперировать понятием в решении элементарных задач [68, 162, 176]. При решении этих задач одновременно достигается уточнение и закрепление знаний учащихся о связях и отношениях данного понятия с другими, ранее усвоенными понятиями, а также дальнейшая их дифференцировка [300, 328]. Этот этап реализуется на практических занятиях и на занятиях СРОП (защита индивидуальных задач). При решении первых тренировочных задач внимание обращают на знание и понимание зависимости и операции с единицами измерения. Важно помнить, что второй закон Ньютона , справедлив только в инерциальных системах отсчета. Последующие задачи служат для формирования понятия о векторном характере величин, входящих в формулу второго закона Ньютона. При этом уточняется правило определения направления векторных величин и отрабатывается умение работы с проекциями векторов. При изучении темы «Силы в природе» обучающиеся должны получить понятие о типах сил. В соответствии с этим решают задачи на закон всемирного тяготения, закон Гука, законы трения [80,81,125]. В задачах, в которых идет речь о физических явлениях, происходящих внутри системы ускоренно движущихся тел, решение, основанное на применении второго закона Ньютона, упрощается, если рассматривать явление в неинерциальной системе отсчета, связанной с ускоренно движущимся телом. Соответственно двум движениям тела – поступательному и вращательному – применяют как поступательно движущиеся, так и вращающиеся неинерциальные системы отсчета. В поступательно движущихся неинерциальных системах отсчета второй закон Ньютона выражается уравнением . Важное значение имеет формирование у студентов обобщенных умений решать задачи, выработка общего подхода к ним. Выражением такого общего подхода являются методические указания. Решая элементарные задачи на тему: «Движение тел под действием постоянной силы тяжести и упругих сил» используют методические указания: 1. Важно помнить, что второй закон Ньютона, выражаемый уравнением , справедлив только в инерциальных системах отсчета. В подавляющем большинстве задач, в которых рассматривают движение тел относительно поверхности Земли, систему отсчета, связанную с Землей, можно считать практически инерциальной. Тогда следует считать инерциальной и всякую другую систему отсчета, которая движется поступательно и без ускорения относительно Земли. 2. Сила тяжести равна , где m— масса тела, — ускорение свободного падения в системе отсчета, связанной с Землей. Вследствие суточного вращения Земли сила тяжести немного отличается от силы, с которой тело притягивается к Земле. Однако при решении задач этим различием обычно пренебрегают, полагая систему отсчета, связанную с Землей, инерциальной. 3. Во многих задачах динамики можно пренебречь силами трения, возникающими при движении тел, и считать, что тела находятся лишь под действием силы тяжести и упругих сил реакции связей (давлений опор, натяжений нитей и т. д.). Здесь, ограничимся лишь теми случаями, когда размеры тел оказываются несущественными для решения задачи, т. е. будем рассматривать тела как материальные точки. 4. Для решения задач динамики составляется уравнение движения материальной точки, выражающее второй закон Ньютона. При этом рекомендуется следующий порядок действий: 4.1. Сделать чертеж и на нем изобразить все силы, действующие на данное тело.
Похожие диссертации на Формирование понятий механики у студентов высших учебных заведений при кредитной системе обучения
