Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Моделирование в профессиональной детельности будущего инженера
1.1. Инженер и его профессиональная деятельность 17
1.2. Моделирование – от «простого» к «сложному», от «абстрактного» к «конкретному» 24
1.3. Моделирование в инженерной деятельности 35
1.4. Моделирование в учебном процессе высших учебных заведений технических направлений подготовки 41
1.5. Обучение моделированию при решении физических задач разных типов 48
1.6. Констатирующий эксперимент по исследованию понимания значимости формирования умений моделирования и уровня их сформированности у студентов технического вуза (на материале курса физики) 57
Выводы по главе 1 66
Глава 2. Методика формирования у студентов технических вузов умений моделирования при решении физических задач
2.1. Обучение студентов технических вузов моделированию при решении физических задач на практических занятиях 69
2.2. Модель методики формирования у студентов технических вузов умений моделирования объектов познания при решении физических задач 74
2.3. Структура организации практических занятий по формированию умений моделирования объектов познания у студентов технического вуза при решении систем теоретических и экспериментальных задач 82
2.4. Формирование умений моделирования объектов познания у студентов технических вузов при решении физических задач на примере изучения курса общей физики 90
Выводы по главе 2 119
Глава 3. Экспериментальная проверка вклада в формирование у студентов технических вузов умений моделирования объектов познания при решении физических задач
3.1. Общая характеристика педагогического эксперимента 121
3.2. Поисковый эксперимент 124
3.3. Обучающий эксперимент 130
Выводы по главе 3 156
Заключение 158
Литература 160
Приложения 175
- Моделирование – от «простого» к «сложному», от «абстрактного» к «конкретному»
- Моделирование в учебном процессе высших учебных заведений технических направлений подготовки
- Модель методики формирования у студентов технических вузов умений моделирования объектов познания при решении физических задач
- Формирование умений моделирования объектов познания у студентов технических вузов при решении физических задач на примере изучения курса общей физики
Моделирование – от «простого» к «сложному», от «абстрактного» к «конкретному»
В настоящее время моделирование получило широкое применение в разных областях знаний современных наук (философии, гуманитарных, естественнонаучных, технических науках и т.п.). Определим понятия «модель», «моделирование», «обобщенные умения» с целью выделения основных этапов процесса моделирования, умений соответствующих этим этапам и доказательства того, что умения моделирования можно отнести к обобщенным умениям. Считается, что первоначально слово «модель» (от латинского слова modus, modulus – мера, образец, способ и др.) появилось в строительном искус- стве (архитектуре) и обозначало масштаб, в котором выражались все пропорции здания. В дальнейшем это слово стало означать образец, прообраз по которому что-либо создается. Поскольку, обычно, образец являлся уменьшенной копией объекта, то о модели возникло представление как о миниатюрном «изображении, похожем на объект во всем, кроме размеров» [39, с.4]. Начиная со средневековья и по настоящее время термин «модель» получил много различных трактовок. С философской точки зрения Г. Клаус под моделью понимает отображение фактов, вещей и отношений определенной области знания в виде более простой, более наглядной материальной структуры этой области или другой области [41, с.262]. А.И. Уемов рассматривает модель как систему, исследование которой служит средством для получения информации о другой системе [119, с.48]. К.Б. Батороев определяет «модель есть созданная или выбранная субъектом система, воспроизводящая существенные для данной цели познания стороны (элементы, стороны, отношения, параметры) изучаемого объекта и в силу этого находящаяся с ним в таком отношении замещения и сходства, что исследование ее служит опосредованным способом получения знания об этом объекте» [7, с.28]. В.А. Штофф под моделью понимает мысленно представляемую или материально реализуемую систему, которая, отображая или воспроизводя объект исследования, способна замещать его так, что ее изучение дает нам новую информацию об этом объекте [152, с. 19]. Б.А. Глинский, Б.С. Грязнов и др. трактуют модель как материальное воспроизведение объекта независимо от того в каких целях оно воспроизведено [60, с.10]. Объект, замещаемый моделью, называют «оригинал», а модель – «заместитель» [там же, с.16]. С точки зрения педагогики и методики физики М.И. Старовиков «модель» в познавательной деятельности рассматривает как «заместитель подлинного объекта исследования, имеющий с ним сходство в интересующем исследователя отношении» [104, с.116]. Он считает, что как таковых в природе моделей нет, но в тоже время «любой объект может быть назван моделью другого, если человек использует отношение сходства между ними в познавательных, практических или иных целях» [там же, с.20].
С.Е. Каменецкий, Н.А. Солодухин считают, что модель – это объект-заменитель изучаемого объекта. По их мнению «понятием модели стали пользоваться в научных исследованиях, когда непосредственное изучение каких-либо явлений оказывалось невозможным или малоэффективным» [39, с. 4]. Поэтому изучаемый объект, из-за его сложности, необходимо заменить другим, более простым и доступным для исследования и находящимся в некотором соответствии с оригиналом. Авторы работы «Методология» А.М. Новиков и Д.А. Новиков [73] определяют модель как вспомогательный объект, выбранный или преобразованный в познавательных целях, дающий новую информацию об основном объекте. С точки зрения Г.А. Балла «система В является моделью системы А для активной системы Q (человека-индивида, коллектива, животного, робота и т.п.), если основанием для ее использования этой активной системой служит ее сходство с моделируемой системой А» [6, с.13-14]. Понятие «модель» неразрывно связано с понятием «моделирование», так как определить его невозможно, не фиксируя в нем те или иные признаки мо дели. Сейчас термин «моделирование» широко используется в научных исследованиях и трактуется разнообразно. С философской точки зрения И.Т. Фролов трактует моделирование как материальное или мысленное имитирование, то есть отображение реально существующей (натуральной) системы путем специального конструирования аналогов, в которых воспроизводятся принципы организации и функционирования этой системы [143]. К.Б. Батороев дает структурное определение метода моделирования. По его мнению «сущность метода моделирования заключается: а) в замещении объекта исследования: вместо заданного явления – образца (натуры) исследованию подвергается другой, ему подобный – модель; б) в качестве основы для замещения служит подобие явлений в широком смысле этого слова, включая качественный, количественный и структурно-логический виды аналогии» [7, с.55]. «Отличительной чертой моделирования как метода научного познания является то, что человек, ставящий перед собой некоторые цели исследовательского характера, использует для исследования, непосредственно, интересующего его объекта другой объект, заменяющий первый» считают Б.А. Глинский, Б.С. Грязнов и др. [60, с.16]. По мнению авторов, процесс моделирования предполагает: - субъекта, в определенных целях исследующего закономерности предметов или процессов природы; - объект исследования; - модель, опосредствующую отношения познающего субъекта и познаваемого объекта и состоит из следующих этапов: - постановка задачи; - создание (выбор) модели; - исследование модели; - перенос знания о модели на оригинал [60, с.53-67]. С точки зрения педагогики и методики физики М.И. Старовиков определяет моделирование как «процесс создания и исследования модели, экспериментирования с ней» [104, с.21]. СЕ. Каменецкий, Н.А. Солодухин «под моделированием понимают такой специфический метод познания, который включает построение моделей (или выбор готовых) и изучение их с целью получения новых сведений о рассматриваемых физических объектах» [39, с.4-5] и выделяют основные этапы его реализации: I этап - выделение предмета моделирования; II этап - выбор или построение другого объекта - модели, изучение которого дало бы новую информацию об интересующем предмете; III этап - теоретическое или экспериментальное исследование модели; IV этап - проверка, то есть перенос знаний с модели на оригинал. А.М. Новиков, Д.А. Новиков [73] определяют моделирование как построение и исследование моделей с целью переноса информации по аналогии от модели к прототипу. В силу многозначности понятия «модель», множества видов моделей и их классификаций в науке и технике не существует единой классификации видов моделирования. Классифицировать виды моделирования можно по различным основаниям. Например, по виду моделей, по характеру моделируемых объектов, по сферам применения моделирования и т.п. Поэтому рассмотрим общую структуру классификации исторически сложившихся и часто применяемых методов моделирования по принципу восхождения от конкретного к абстрактному [7, с.74-75]: пространственно-геометрическое моделирование; физическое моделирование; химическое моделирование; математическое моделирование; кибернетическое моделирование; бионическое и биолого-информационное моделирование; экономико-математическое и социо-кибернетическое моделирование; эколого-кибернетическое моделирование; логическое моделирование; модельный эксперимент; концептуальное моделирование; теоретическое моделирование; - гносеологическое моделирование. Хотя и выделены различные виды моделирования, следует отметить их тесное переплетение, наличие в одних видах элементов других. Кратко охарактеризуем лишь некоторые из названных виды моделирования, совместное использование которых позволит определить способ моделирования объектов познания в ходе проводимого исследования. Модельный эксперимент – особый вид эксперимента, отличающийся от обычного (прямого) эксперимента тем, что в процесс познания включается «промежуточное звено» – модель, являющаяся одновременно и средством, и объектом экспериментального исследования, заменяющим изучаемый объект [104, с.21]. Физическое – моделирование, основанное на моделях-аналогах, в которых используется ряд свойств одного объекта для воспроизведения свойств другого, на критериях, устанавливаемых теорией подобия [7, с.74]. Концептуальное – моделирование, основанное на разработке и использовании моделей, формируемых субъектом в процессе изучения и наблюдения за объектом в виде образа, отображающего механизм его функционирования [там же, с.75].
Моделирование в учебном процессе высших учебных заведений технических направлений подготовки
Начиная с 90-х годов XX века и по сегодняшний день проведено много исследований, связанных с обучением моделированию как методу научного познания, с формированием умений моделирования, с использованием моделирования как средства обучения естественнонаучным или специальным дисциплинам и учащихся школ (Аблыкеримова Э.А. [1], Важеевская Н.Е. [15], Десненко М.А. [30], Каплун С.В. [40], Королев М.Ю. [44], Коханов К.А. [45], Макарова О.Е. [56], Паболков И.В. [78], Розова Н.Б. [88], Румбешта Е.А. [90], Селиванова Э.Т. [95], Тарасова О.А. [110], Шарова О.Н. [148], Шестаков А.П. [150] и др.), и студентов вузов разных направлений подготовки (педагогических, технических и др.) (Антифеева Е.И. [4], Арюкова О.А. [5], Беломестнова В.Р. [9], Бирюкова И.П. [11], Быстрова И.Н. [14], Вознесенская Н.В. [18], Дебольская Т.А. [29], Жукова Л.А. [34], Королев М.Ю. [44], Кузнецова И.А. [47], Куценко С.М. [49], Ларионов В.В. [50], Мамаева И.А. [57], Мещерякова С.И. [58], Мирзаева М.А. [59], Мухидинов М.Г. [64], Оськина О.В. [77], Петросян В.Г. [79], Прокубов-ская А.О. [81], Разумовская Н.В. [82], Ревинская О.Г. [84], Саватеев Д.А. [91], Селиванова Э.Т. [95], Скоробогатова Н.В. [98], Сметанников А.Л. [101], Тарасова Н.А. [109], Теленьга А.П. [112], Тельманова Е.Д. [113], Тимаева С.А. [114], Тихонов И.В. [115], Травкин Е.И. [116], Федорова Ю.В. [138], Ширшова И.А. [151] и др.). Лишь небольшая часть исследований, указанных выше (Арюкова О.А., Бирюкова И.П., Быстрова И.Н., Вознесенская Н.В., Дебольская Т.А., Ларионов В.В., Мамаева И.А., Мещерякова С.И., Петросян В.Г., Разумовская Н.В., Ревин-ская О.Г., Саватеев Д.А., Скоробогатова Н.В., Тарасова Н.А., Тимаева С.А., Тихонов И.В., Ширшова И.А.), проведена для вузов технических направлений подготовки.
Рамки нашего исследования требуют провести анализ работ, посвященных обучению студентов высших учебных заведений технических направлений подготовки разным видам моделирования, формированию умений указанного метода познания в ходе изучения дисциплин естественнонаучного и профессионального циклов. Работы О.А. Арюковой, С.И. Мещеряковой, Т.А. Дебольской связаны с обучением методу моделирования, формированием умений моделирования, а в работах И.А Ширшовой, С.А. Тимаевой, И.П. Бирюковой, Д.А. Саватеева, В.Г. Петросяна, В.В. Ларионова, И.А. Мамаевой, Н.В. Вознесенской, Н.В. Скоробо-гатовой и др. моделирование выступает в качестве средства обучения студентов технических вузов. При этом авторы выбирают такой вид моделирования, который наиболее целесообразен для решения задач, поставленных в ходе проведенных исследований.
В диссертационном исследовании О.А. Арюковой [5] рассматривается обучение будущих инженеров в курсе физике применению математического моделирования в профессиональной деятельности, направленного на формирование умения математически моделировать технологические процессы при решении физических задач с профессиональным содержанием. В работе выделены следующие основные этапы математического моделирования: I этап – постановка проблемы и ее качественный анализ; II этап – формализация; III этап - реализация; IV этап - интерпретация; V этап - проверка адекватности модели; VI этап - модификация модели. Автор указывает на то, что реализация выделенных этапов должна включать следующую последовательность действий студентов при решении физических задач, выполнении лабораторного практикума и курсовых работ: - рассмотрение и описание конкретного технологического процесса; - выявление физических основ технологического процесса; - представление инженерной задачи как физической задачи с профессиональным содержанием; - нахождение математической модели объекта (процесса), с учетом конкретных параметров реального объекта (процесса), в основе, которой лежит физический закон. В работе СИ. Мещеряковой [58] выявлены общие механизмы процесса моделирования, дана упрощенная схема процесса моделирования, но при этой общности рассматриваются умения строить математические модели процессов и явлений в ходе решения физических задач. Автор выделяет следующие умения моделирования физических явлений: - выделять существенное в явлении; - создавать образы; - оперировать образами; - находить аналогии и рассуждать по аналогии; - представлять результаты анализа в наглядной форме. Необходимо заметить, что разработанная автором методика обучения методу моделирования как составляющей познавательной деятельности студентов, в своей основе, содержит только процесс мысленного моделирования физических явлений. Работа И.А. Ширшовой [151] посвящена формированию у студентов технического вуза графо-аналитических умений, таких как: - визуально-графические, включающие умения различать виды геометрических моделей технического объекта, определять параметры объектов, классифицировать конструктивные и технологические элементы; - преобразовательно-графические, связанные с преобразованием геометрических параметров и др.
В своем исследовании С.А. Тимаева [114] предлагает педагогические условия для формирования умений, связанных с деятельностью по эксплуатации и контролю военной техники, по моделированию боевых ситуаций у курсантов младших курсов высших военно-инженерных учебных заведений при изучении информатики. Скоробогатова Н.В. [98] разработала и обосновала методику отбора и исследования профессионально-ориентированных задач в обучении математике студентов инженерных специальностей технических вузов с применением технологии математического (наглядного) моделирования технических процессов и реальных явлений. Тарасова Н.А. [110] определяет предметом своего исследования формирование профессиональных умений у студентов, обучающихся по специальности «Профессиональное образование» методом математического моделирования, к которым относит: - исследовательские (умения исследовать ситуацию и полученные решения); - конструкторские (умения переводить предметную модель ситуации на математический язык); - исполнительские (умения выполнять внутримодельное решение). Работы Д.А. Саватеева, В.Г. Петросяна, И.П. Бирюковой, Н.В. Вознесенской, В.В. Ларионова посвящены использованию компьютерного моделирования при изучении физике в вузах, в том числе и технических. Д.А. Саватеев [91] рассматривает использование компьютерного моделирования для модернизации эксперимента - натурного, вычислительного, демонстрационного. Определяет, что компьютерное моделирование - средство расширения экспериментальной и инструментальной базы лабораторной деятельности, дополнение к традиционным инструментам и средствам исследования при обучении физическим основам электромагнетизма в курсах общей физики и специальных дисциплин.
И.П. Бирюкова [11], в своей работе, выделяет и описывает основные подходы к использованию компьютерных моделей в обучении студентов технических вузов. Автор указывает, что формирование обобщенных приемов деятельности по исследованию явлений с помощью компьютерных моделей позволит повысить качество усвоения предметных знаний, а овладение компонентами этой деятельности (анализ задачи, планирование эксперимента, обработка и анализ результатов) позволит перевести их с компьютерных моделей на натурный эксперимент, что будет способствовать развитию исследовательских умений.
Модель методики формирования у студентов технических вузов умений моделирования объектов познания при решении физических задач
Для реализации указанной цели в ходе поискового эксперимента решались следующие задачи: - определить, используя соответствие этапов решения учебной физической задачи и метода моделирования (1.5. главы 1), форму представления физических задач, демонстрирующую основные этапы метода моделирования; - разработать структуру проведения практических занятий по решению физических задач, направленную на формирование умений моделирования; - по результатам решения первой и второй задач поискового эксперимента разработать методические пособия для формирования у студентов технических вузов умений моделирования при решении физических задач. В качестве методов на данном этапе педагогического эксперимента использовались: - наблюдение за работой преподавателей и студентов на практических занятиях по решению задач по физике в техническом вузе, проводимых в традиционной форме; - экспериментальное преподавание; - анкетирование студентов, участвующих в эксперименте; - анализ работ участников. В начале поискового эксперимента обучение моделированию было решено осуществлять на практических занятиях по решению физических задач, проводимых в традиционной форме. На занятиях преподаватель у доски рассмат ривал решение типичных задач по общему курсу физики, выделяя в ходе решения основные этапы метода моделирования, раскрывая их сущность. Первоначально нами были выделены следующие основные этапы метода моделирования: - формулировка цели исследования; - выделение объекта исследования; - выбор или построение модели - заместителя объекта-оригинала; - исследование модели; - анализ результатов исследования поведения модели; - перенос знаний, полученных в результате исследования модели на объект-оригинал.
После нескольких занятий в качестве самостоятельной аудиторной работы студентам была предложена физическая задача, в ходе решения которой от них требовалось только выделить основные этапы моделирования без их описания. Из 58 участников эксперимента указать все этапы моделирования в решении физической задачи не смог ни один студент. Четыре или пять этапов процесса моделирования смогли выделить 11% студентов, три этапа - 28%, один или два этапа - оставшаяся часть студентов. Полученные результаты показали, что обучение моделированию подобным образом является не эффективным, а следовательно, не позволит сформировать у студентов умения моделирования. Далее, разрабатывая форму представления физической задачи, демонстрирующей этапы метода моделирования, нами было принято решение предлагать студентам задачи, в ходе решения которых можно было не только выбрать или построить модель, изучаемого объекта познания, но и проследить ее изменение. В качестве примера такой задачи рассмотрим задачу по теме «Кинетическая теория газов»: «сосуд, содержащий газ, движется со скоростью L Q, затем быстро останавливается. На сколько увеличится при этом средний квадрат скорости теплового движения молекул газа в случаях: одноатомного газа; двухатомного газа? Газ считать идеальным» [140, с.69]. В данной задаче объектом познания является газ, его моделью выступает идеальный газ, изменение модели прослеживается при определении разности квадратов средней квадратичной скорости молекул для одноатомного и двухатомного газов. Подобрав подобные задачи по курсу общей физики, мы организовали обучение моделированию через работу преподавателя со студентами, самостоятельную работу студентов на практических занятиях в техническом вузе по решению выбранных задач и заполнению бланка (Приложение 11), в котором требовалось отразить основные этапы моделирования (формулировка цели исследования; выделение объекта исследования; выбор или построение модели -заместителя объекта-оригинала; исследование модели; анализ результатов исследования поведения модели; перенос знаний, полученных в результате исследования модели на объект-оригинал), выделенные студентами при(после) решении(-я) задачи. Анализ результатов показал, что «1/10 часть студентов могут указать в решении задачи по физике все этапы моделирования, а основная часть студентов («3/5) справляются с этим частично. Для выявления мнения обучающих о выбранных задачах и способе выделения этапов моделирования в ходе их решения студентам была предложена анкета (Приложение 12), часть из которых (58 студентов) имели возможность сравнить предлагаемую методику проведения практических занятий с традиционной формой их проведения. Около 60% респондентов без труда справились с первым заданием анкеты, 45% максимальным баллом, предложенной шкалы оценили варианты второго задания, при этом предложив: - подобрать более простые задачи для изучения метода моделирования; - в бланке (Приложение 11) указать наводящие вопросы для выделения этапов моделирования. С одной стороны, результаты, полученные в ходе поискового эксперимента, а с другой - сложность отбора физических задач, содержащих все этапы моделирования, привели нас к идее объединять задачи в системы. При составлении систем физических задач нами был использован принцип перехода, в ходе ее решения, от «простой» модели объекта познания к более «сложной» путем добавления к модели новых объектов познания и(или) учета внешних факторов. Далее обучение моделированию осуществлялось также через работу преподавателя со студентами, самостоятельную аудиторную работу студентов на практических занятиях, но уже при решении подобранных и объединенных в системы физических задач.
Формирование умений моделирования объектов познания у студентов технических вузов при решении физических задач на примере изучения курса общей физики
Для оценки сдвига в результатах итогового контроля II подхода организации проведения практических занятий I и II этапов обучающего эксперимента воспользуемся критерием ф - угловым преобразованием Фишера, позволяющего определить достоверность различий между процентными долями двух независимых эмпирических выборок, в которых зарегистрирован интересующий нас эффект. При обработке результатов исследования экспериментальную группу студентов I этапа обучающего эксперимента будем считать контрольной (КГ ), а экспериментальную группу II этапа обучающего эксперимента - экспериментальной (ЭГ). Будем считать, что студент, участвующий в экспериментальном обучении моделированию овладел умениями данного метода, если полнота выполняемых им действий в процессе моделирования больше трех баллов, то есть больше 50% (Р1 3) и наоборот, если - полнота меньше либо равна трем баллам (Р1 3). Таким образом, наблюдается положительный сдвиг в значениях исследуемого признака, а именно, уровня сформированности умений моделирования у студентов технических вузов при использовании в экспериментальном преподавании скорректированного II подхода к организации практических занятий по решению систем теоретических задач. III этап (2013 г.) Обучение по экспериментальной методике студентов первого и второго курсов НИМГУ им. Н.П. Огарева направлений подготовки 151900.62 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» разных профилей (97 человек) с использованием скорректированного II подхода к организации практических занятий по решению систем теоретических задач по общему курсу физики и комбинированных систем задач по физике и задач с техническим содержанием. Результаты исследования III этапа обучающего эксперимента. Экспериментальное преподавание заключалось в осуществлении подготовительного, обучающего и контрольного этапов, соответствующих скорректированному II подходу организации проведения практических занятий, так как количество студентов всех групп, участвующих в эксперименте составляло более 10 человек.
Учет мнений преподавателей и студентов, принявших участие в I этапе обучающего эксперимента (2012г.), а также участников научных конференций, проводимых в Московском педагогическом государственном университе-те(МПГУ) и Московском авиационном институте (МАИ) (209-2012г.) относительно названий этапов моделирования поставил перед нами задачу изменить некоторые из них в связи с неясностью содержания деятельности, соответствующей этапу. В результате шесть этапов метода моделирования было сокращено до пяти, представленных в 1.2. главы 1. Поэтому, при оценке уровня сформированности умений моделирования у студентов технических вузов через полноту действий, соответствующих этапам данного метода, значение последней будет варьироваться в пределах от 0 до 5 баллов. Расчет полноты уровня сформированности умений моделирования проводился подобно тому, как это осуществлялось при обработке результатов I и II этапов обучающего эксперимента. В конце подготовительного этапа был проведен входной контроль в виде самостоятельной работы студентов с таблицей 14 после решения системы теоретических задач по теме изучаемого раздела курса физики на первом практическом занятии. В таблице 30 представлена обработка результатов письменных работ входного контроля студентов экспериментальных и контрольных групп по критерию Манна-Уитни. В ходе обучающего этапа у студентов первого курса было проведено четыре рубежных контроля по темам раздела курса физики – механика (кинематика, динамика поступательного движения, динамика вращательного движения, законы сохранения), а у студентов второго курса – три рубежных контроля по темам раздела курса физики – электричество (напряженность электрического поля, электроемкость конденсатора, законы Ома). Анализ результатов рубежных контролей, изображенных на рисунках 26, 27, так же как и результатов II этапа обучающего эксперимента показал, что в среднем наблюдается положительный эффект в освоении студентами умений моделирования объекты познания. Чтобы установить существуют ли различия в уровнях сформированности умений моделирования объектов познания у студентов контрольных и экспериментальных групп, в конце экспериментального преподавания, проведем анализ результатов итогового контроля по ранее используемому алгоритму критерия Манна-Уитни (таблица 31). Сравнение наименьшей величины эмпирических значений критерия U с критическими (Uкр (25;28) = 257; Uкр (20;24) = 169) дает результат, что Uэмп Uкр. Следовательно, принимается гипотеза Н1, то есть уровень сформиро-ванности умений моделирования у студентов экспериментальной группы и первого, и второго курсов выше, чем у студентов контрольной группы. При этом, проанализировав числовые значения полноты выполнения действий, соответствующих процессу моделирования (Pl) студентами контрольных и экспериментальных групп в начале и в конце обучающего эксперимента, можем констатировать, что значения Pl в контрольных группах практически остается неизменным, а в экспериментальных группах существенно увеличивается. IV этап (2013 г.) Обучение по экспериментальной методике студентов первого курса ИЭиТ и ИМИКТ САФУ им. М.В. Ломоносова (17 человек) с использованием подготовительного, обучающего и контрольного этапов в организации практических занятий по решению систем экспериментальных задач. Результаты исследования IV этапа обучающего эксперимента. В ходе IV этапа обучающего эксперимента нами было проведено обучение студентов технического вуза моделированию объектов познания не только при решении систем экспериментальных заданий и задач, но и при решении экспериментальных задач, составляющих системы. Формирование умений моделирования объекты познания при решении систем экспериментальных заданий и задач осуществлялось по той же методике, что и при решении систем теоретических задач.
Входной контроль был проведен в форме анкетирования (Приложение 4) участников эксперимента на вводном практическом занятии для оценки начального уровня сформированности умений моделирования объекты познания. Анкета (Приложение 4) содержала несколько заданий на знание теоретических основ метода моделирования, задания на выявление умений применять его при решении задачи и задания на сопоставление основных этапов данного метода и этапов решения экспериментальной задачи. Для определения начального уровня сформированности умений моделирования объекты познания, участникам было предложено выполнить пятое задание анкеты (Приложение 4), результаты выполнения которого оценивались по полноте выполнения действий, соответствующих этапам моделирования. Расчет полноты (Pl) выполнения действий производился так же как при обработке результатов I, II, III этапов обучающего эксперимента. Критическое значение U для уровня статистической значимости р 0,05 в соответствии с таблицами приложений [97, с.316] составляет Uкр (8;9) = 18. Сравнение Uкр с наименьшим эмпирическим значением критерия U дает, что Uэмп Uкр. Следовательно, отвергается гипотеза Н1, а принимается нулевая гипотеза Н0. Значит начальные уровни сформированности умений моделирования объекты познания у студентов КГ и ЭГ не отличаются. Обучение моделированию объектов познания в течение семестра осуществлялось через внеаудиторную и аудиторную работу студентов по решению систем экспериментальных заданий и задач, с возможностью получения консультаций у ведущего преподавателя, на каждом практическом занятии. Итогом решения системы задач являлась самостоятельная работа студентов с таблицей 14 [обучение моделированию объектов познания при (после) решении(-я) системы задач, с.88] во внеаудиторное время после собеседования с преподавателем основных моментов ее заполнения. В конце семестра с целью диагностики уровня сформированности умений моделирования объекты познания у студентов контрольной и экспериментальной групп был проведен итоговый контроль. Данный контроль заключался в заполнении таблицы 15 [проверка обучения методу моделирования при решении системы задач, с.89] после решения системы физических задач. В таблице 33 представлена обработка результатов письменных работ студентов контрольной и экспериментальной групп итогового контроля по критерию Манна-Уитни. Сопоставление эмпирического значения критерия U с критическим, указанным выше, дает, что Uэмп Uкр. Следовательно, верна гипотеза Н1, согласно которой уровень сформированности умений моделирования объекты познания у студентов экспериментальной группы выше, чем у студентов контрольной группы. Помимо обработки результатов обучения студентов технического вуза моделированию объектов познания при решении систем экспериментальных заданий и задач нами была проведена оценка результатов обучения студентов моделированию при решении экспериментальных задач. Качественная оценка обучения студентов моделированию была дана преподавателем, который проводил экспериментальное преподавание по разработанной методике. Согласно его мнению: - в начале семестра часть студентов ЭГ испытывали сложность при подготовке к занятиям по заполнению пунктов 2,3 таблицы 13 [бланк для оформления решения экспериментальной задачи, с.87], а часть студентов вообще не могли подготовиться к практическому занятию; - в середине семестра для большей части студентов ЭГ самостоятельная внеаудиторная подготовка к практическим занятиям не являлась проблемой, но студенты испытывали затруднение при отборе оборудования, предложенного им, для конструирования экспериментальной установки; - на занятиях в конце семестра студенты ЭГ в большей степени самостоя тельно, без обращения за помощью к преподавателю или лаборанту, осу ществляли решение экспериментальных задач, изучаемой системы.
