ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И МЕТОДИКИ ПРЕПОДАВАНИЯ ФИЗИКИ
РЕФЕРАТ
ПРОБЛЕМА ФОРМИРОВАНИЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ УМЕНИЙ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ ПРАКТИКУМОВ
г. Астрахань – 2008
Содержание
Введение. 2
Сочетание традиционной репродуктивной методики проведения практикума с новыми подходами. 4
Дидактические принципы.. 11
Новые подходы к организации физического практикума. 14
Усиление практической направленности лабораторных работ
.. 14
Реализация личностно ориентированного подхода при организации физического практикума
. 16
Сочетание современного лабораторного практикума с информационными технологиями
. 19
Интеграция теоретических и эмпирических знаний как общность научного и учебного познания
. 20
Цикличность проведения практикумов
. 26
Реальность задач решаемых на лабораторном практикуме
. 27
Заключение. 28
Литература. 29
Введение
Основной задачей университетского образования является подготовка высококвалифицированных специалистов широкого профиля, способных к постоянному творческому поиску, приобретению новых знаний и обладающих навыками научного подхода к решению задач современного производства.
Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования выдвигается требование подготовить специалиста физика к решению следующих задач научно-исследовательской (экспериментальной, теоретической и расчетной) деятельности:
· научные исследования поставленных проблем;
· формулировка новых задач, возникающих в ходе научных исследований;
· разработка новых методов исследований;
· выбор необходимых методов исследования;
· освоение новых методов научных исследований;
· освоение новых теорий и моделей;
· обработка полученных результатов научных исследований на современном уровне и их анализ;
· работа с научной литературой с использованием новых информационных технологий, слежение за научной периодикой;
· написание и оформление научных статей;
· составление отчетов и докладов о научно-исследовательской работе, участие в научных конференциях [23, с.2].
Уровень подготовленности специалиста к научно-исследовательской деятельности зависит от того, как сформированы у него исследовательские умения. Без систематического, непрерывного формирования исследовательских умений всех студентов невозможно выполнение требований, заявленных Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования.
Формирование исследовательских умений начинается еще в школьный период, когда ученики выполняют несложные лабораторные работы, решают творческие задачи, выполняют экспериментальные домашние задания исследовательского характера, занимаются проектной деятельностью, участвуют в турнирах юных физиков, в конференциях, занимательных вечерах, олимпиадах по физике. Однако, как показывает анализ соответствующей психолого-педагогической и методической литературы, а также наш опыт преподавательской деятельности, возвращаются к исследовательской работе эти школьники уже на старших курсах университета, когда изучают дисциплины специализации. Таким образом, возникает временной пробел в исследовательской деятельности студентов. Вместе с тем, общий физический практикум 1-3 курсов имеет, на наш взгляд, большие возможности в формировании исследовательских умений. Мы согласны с мнением Е.Н. Бегинина, Б.С.Дмитриева, А.А. Князева, Н.Б. Ковылова, Ю.И. Левина, Ю.П. Шараевского, которые считают, что «общие основы физического эксперимента для студентов – физиков закладываются на младших курсах, и они тесно связаны с курсом общей физики и физическим практикумом. Полученные на этом этапе умения и навыки во многом определяют успешность дальнейшего обучения, и способствуют формированию высококлассных специалистов» [6, с.33].
Сочетание традиционной репродуктивной методики проведения практикума с новыми подходами
По своему назначению лабораторные занятия можно классифицировать так:
1. Вводные или измерительные лабораторные занятия, которые проводятся в ряде ВУЗов по общенаучным и общетехническим дисциплинам. Их цель – проиллюстрировать основные закономерности изучаемой науки, ознакомить студентов с техникой эксперимента, теорией погрешностей и методами обработки экспериментальных данных, с устройством и принципом работы часто встречающихся измерительных приборов;
2. Практикумы, которые являются переходным этапом накопления знаний и практических навыков, приобретаемых при усвоении общих курсов, к изучению специальных дисциплин и освоению методов научных исследований;
3. Практикумы по дисциплине специализации (специальные практикумы), являющиеся заключительным этапом в практической подготовке специалистов и способствующие формированию навыков экспериментальных научных исследований в определенной области науки или производственной деятельности [25].
Наибольший вклад в формирование исследовательских умений студентов младших курсов вносит, на наш взгляд, второй класс практикумов, то есть лабораторные работы, выполняемые студентами физиками в течение 1-6 семестров.
Анализ практикумов, разработанных в период до 1980 года [27,28,29,30,38,42,43 и др.], показывает, что основными целями, которые ставили в то время исследователи перед лабораторными работами, являются: раскрытие связи теории и практики; формирование навыков работы с физическим оборудованием; практическое освоение наиболее важных методов измерений; обучение грамотному проведению эксперимента.
По мнению С.И. Архангельского (1974г.), главной задачей лабораторного практикума является установление связи теории и практики на основе экспериментальных исследований в специально оборудованных помещениях – лабораториях. Студенты приобретают навыки и умения в обращении с измерительными приборами, аппаратами, экспериментальной техникой, установками, технологическим оборудованием, проводят непосредственные экспериментальные наблюдения, и осмысливают изучаемые явления и процессы [4,5].
По С.И. Зиновьеву (1975г.) лабораторные занятия предназначаются для углубленного изучения научно-теоретических основ предмета, овладения современными методами и навыками экспериментирования с применением новейших технических средств обучения [18].
Ф.Ф. Игошин., С.М. Козел и др. (1973), при разработке практикума, ставят цели: дать студентам возможность на опыте изучить физические явления; научить их обращаться с разнообразными, в том числе с самыми современными, физическими приборами; привить необходимые навыки по наладке и проверке аппаратуры [30].
Несомненно, практикумы, разработанные в этот период, имеют огромное значение, и методика их проведения вполне себя оправдала, но социальное развитие общества требует постоянного пересмотра методик. Работа по устаревшим правилам привела к снижению познавательной активности и, как следствие, уменьшению уровня экспериментальной подготовки специалистов.
Начиная с 80-х годов остро встали вопросы о дифференцированном подходе в обучении студентов, повышении их познавательной активности и развитии творческих способностей.
По мнению Л.Л. Гольдина (1983г.), цель практикума заключается не только в том, чтобы позволить студенту самому воспроизвести основные физические явления, научить его обращению с основными измерительными приборами и познакомить с важнейшими методами измерений, но и развить его творческое мышление и исследовательские умения. Он предлагает дополнительные экспериментальные задания для более успешных студентов, стремящихся расширить свои знания [31].
Ю.В. Леонов и Л.Т. Прищепа, (1985г.), анализируя формы активизации познавательной деятельности студентов на лабораторных занятиях, отмечают, что «наиболее эффективно развиваются творческие способности студентов, и прививаются практические навыки при выполнении ими лабораторных работ проблемного содержания. В существующих же лабораторных практикумах по курсу общей физики (авторы ссылаются на
практикумы 70-х годов
) материал по лабораторным работам изложен так, что он не содержит элементов проблемности, и выполнение таких лабораторных работ сильными и средними по знаниям студентами не вызывает у них интеллектуальных затруднений, слабо развивает физическое мышление» [22, с.18].
Как отмечает Н.Б. Догадин, на сегодняшний день нет единого подхода к задачам, стоящим перед лабораторным практикумом. Наиболее актуальными являются две из них. «По одной – лабораторный практикум рассматривается как способ приобретения практических навыков работы с приборами, адаптированный к данному объекту исследования. По другой – практикум предназначен для практической апробации и подтверждения основных положений теории объекта исследования. В первом случае основное внимание уделяется знанию студентом правил работы с приборами, умению измерять различные физические величины, оценивать точность получаемых результатов. Во втором – необходимо знание теории исследуемых процессов, умение сопоставлять наблюдаемые явления с ее основными положениями и обосновывать полученные в процессе выполнения лабораторной работы результаты». Анализируя влияние поставленной перед практикумом задачи на конечный результат обучения, автор делает вывод: «выделяя в качестве приоритетной задачи при подготовке к лабораторным работам изучение вопросов теории, подтверждаемой в эксперименте, заставляет студентов во время семестра систематически изучать теоретические курсы, позволяет поднять уровень его знаний. Все это систематизирует процесс обучения, облегчит усвоение материала, а значит, повысит степень профессиональной подготовки студента» [13, с.57].
Однако, мы согласны с мнением большинства современных ведущих исследователей, считающих, что с помощью лабораторного практикума следует не только развивать экспериментальные навыки, но также активизировать творческий потенциал обучаемых.
Ю.В. Беховых, Л.А. Беховых, А.А. Левин отмечают, что именно «на лабораторных занятиях студенты узнают о научном подходе к решению тех или иных физических задач, об основном принципе физики как науки: «опыт – критерий истины», наглядно убеждаются в справедливости физических теорий и законов». Авторы к задачам, стоящим перед практикумом относят: расширение кругозора студентов, повышение интереса к предмету, а также выполнение несложной творческой исследовательской деятельности [7, с.61].
Указывая на роль физического практикума в техническом ВУЗе, Н.Ю. Евсикова, Н.С. Камалова, В.И. Лисицын, Н.Н. Матвеев, В.В. Постников, отмечают тот факт, что физический практикум помогает студентам уяснить физические основы реальных явлений, их практические и качественные оценки, оперировать размерностями и порядками величин, приобрести навыки работы с измерительными приборами, научится описывать, и теоретически объяснять физические явления, формулировать выводы, оформлять отчеты. Авторы также считают, что при проведении лабораторного практикума, необходимо организовать самостоятельное, но контролируемое творчество студентов [15, с.119].
Т.Г. Ваганова, Е.А. Семенюк указывают на то, что «… в практике учебного процесса, особенно на младших курсах ВУЗа, не создано реальных условий для включения студентов в систему будущей творческой деятельности. Некоторые особенности и механизмы использования проблемно – ориентированного обучения в учебном процессе ВУЗа еще недостаточно исследованы. Поэтому возникает необходимость разработки методов, средств и форм обучения, позволяющих развить творческое мышление студентов» [8, с.29].
Конечно, консервативный подход к выполнению лабораторных работ общего физического практикума имеет много плюсов. К.П. Кортнев, Н.Н. Шушарина [19, с.281] отмечают, что при традиционном подходе в итоге выполнения практикума студент должен:
· иметь представление о методах постановки экспериментальной физической задачи;
· уметь определять состав измеряемых физических характеристик;
· иметь представление о конструктивных элементах экспериментальных стендов;
· знать методику измерений, состав и принцип действия измерительных устройств, предназначенных для измерения физических характеристик на данном стенде;
· уметь проводить измерения различных физических характеристик;
· знать и уметь применять методику обработки результатов и ошибок измерений;
· уметь анализировать результаты экспериментов и делать выводы о результатах решения поставленной задачи.
К перечисленным умениям, по нашему мнению необходимо добавить:
· уметь пользоваться простым физическим оборудованием;
· уметь определять назначение, цену деления и внутреннее сопротивление электроизмерительных приборов, а так же выставлять нужный для данных измерений предел;
· правильно «читать» и составлять простейшие электрические цепи по предложенной схеме;
· налаживать и регулировать простейшие физические приборы;
· проводить несложный ремонт оборудования;
· закрепить знания лекционного курса практической работой, доказывая базовые законы и положения.
Однако традиционная методика выполнения работ имеет и ряд недостатков, среди которых выделим наиболее значимые с нашей точки зрения:
1. не во всех ВУЗах имеется возможность организовать выполнение лабораторных работ фронтально;
2. небольшое число часов, отводимых на практикумы (менее 70), не позволяет организовать выполнение лабораторных работ, закрепляющих основные законы физики, в достаточном количестве;
3. существенно снижает возможность творческого подхода к выполнению задания предложенный в методическом пособии план к работе;
4. выполнение работ студенческими «бригадами» по 2-3 человека усложняет контроль самостоятельности работы каждого студента.
Как показывает практика, традиционный вузовский метод проведения лабораторных занятий по готовым методическим указаниям приводит к тому, что, работая по единому шаблону, студент, строго следуя инструкции, может благополучно выполнить работу, так и не до конца осознав сути проведённого эксперимента. При этом у него не формируются исследовательские умения и не развиваются творческие способности.
Тем не менее, мы согласны с мнением К.П. Кортнева, Н.Н. Шушарина [19], что с помощью лабораторного практикума возможно развивать исследовательские умения следующего типа:
· охватывать всю проблему в целом;
· корректно ставить исследовательскую задачу;
· оценивать методы решения поставленной экспериментальной задачи;
· планировать эксперимент;
· искать оптимальное решение поставленной экспериментальной задачи;
· реализовать экспериментальную методику;
· оценивать ее информативность и точность.
Разумное сочетание традиционной репродуктивной методики проведения практикума с новыми подходами позволит не только приобрести элементарные навыки экспериментирования, практически освоить наиболее важные методы измерений, но и сформировать исследовательские умения студентов физиков младших курсов, подготовить их к дальнейшей научно – исследовательской работе.
Дидактические принципы
Большое значение при разработке методики формирования исследовательских умений средствами лабораторного практикума имеют дидактические принципы.
Е.Н. Бегинин, Б.С. Дмитриев, А.А. Князев, Н.Б. Ковылов, Ю.И. Левин, Ю.П. Шараевский [6] свою методику строят на следующих дидактических принципах:
· заинтересованность студента в экспериментальных исследованиях;
· связь практикума с курсом лекций, но, при этом, не простая проверка известных закономерностей, а освоение методики измерений и анализ различий экспериментальных результатов;
· многофункциональность и модульность измерительных комплексов для увеличения числа выполняемых заданий на одной установке и возможности их дальнейшей модернизации;
· интенсификация образовательного процесса за счет экономии времени на рутинных вычислениях;
· анализ, грамотная обработка и наглядное представление данных с использованием компьютерных технологий;
· дифференциация работ по степени сложности в зависимости от способностей конкретного студента, его желания и умения работать с аппаратурой.
И.А. Осипова [25] при разработке методики проведения практикума особое внимание уделяет следующим дидактическим принципам:
· связь практикума с единой физической картиной мира;
· профессиональная направленность практикума;
· исследовательская ориентация учебного процесса;
· использование современного оборудования;
· соответствие высокому научному и методическому уровню.
В.Н. Воронцов, О.В. Денисова, С.Д. Ханин, Е.В. Цуревский [9] считают главными дидактическими принципами методики проведения лабораторного практикума следующие:
· ознакомление с основными проблемами данной отрасли промышленности на современном этапе;
· целостный подход к изучению проблем дисциплины и ее научных основ;
· сочетание научности и доступности;
· сокращение разрыва между действительным состоянием отраслей промышленности и содержанием соответствующих им дисциплин;
· связь с курсом лекций (единство эксперимента и теории);
· исследовательская ориентация учебного процесса.
В.В. Светозаров, Ю.В. Светозаров [32, 33] при разработке методики проведения практикума опирались на следующие принципы:
· экономия времени за счет сокращения рутинных процедур;
· методическая полнота;
· связь с единой картиной мира;
· наличие легко модернизируемых комплексов;
· наличие многофункциональных измерительных комплексов;
· обучение работе с перспективной измерительной техникой;
· выбор метода исследования и разработки схемы установки;
· связь с курсом лекций (единство эксперимента и теории);
· наличие реальных физических экспериментов;
· прикладной характер выполняемых работ;
· фронтальность, многоуровневость, организация самостоятельных экспериментальных исследований;
· исследовательская ориентация учебного процесса.
Рассмотрев системы дидактических принципов, предложенных различными авторами, выделим принципы, имеющие, на наш взгляд, наибольшее значение:
· усиление практической направленности;
· реализация личностно- ориентированного подхода;
· использование информационных технологий;
· учет общности методов научного и учебного познания, интеграция теоретических и эмпирических знаний.
Новые подходы к организации физического практикума
Анализ литературы, посвященной организации практикумов показывает, что к настоящему моменту разработаны различные методики его проведения. Ведущие ученые стремятся создать образовательную технологию, которая в отличие от традиционных способов проведения лабораторных занятий, позволяет исключить формализм в выполнении работ практикума, способствует более полному пониманию теоретического материала, помогает развить творческий потенциал обучаемых.
Рассмотрим наиболее эффективные, с нашей точки зрения, новые подходы к организации физического практикума.
Усиление практической направленности лабораторных работ
Студентам младших курсов необходимо показать востребованность выбранной специальности во многих областях производства и народного хозяйства, так как осознание ее социальной значимости вызывает интерес и познавательную активность.
Именно «лабораторный практикум значительно усиливает фундаментальную естественнонаучную подготовку, способствует пониманию сущности рассматриваемых явлений и их практическому использованию в профессиональной деятельности» [32, с.137].
Л.Б. Гаспарова считает, что «педагогическая форма обучения – лабораторный практикум в системе высшего образования обслуживает прикладную сторону профессиональной подготовки специалиста, содействует формированию и оснащению будущего специалиста системой необходимых профессиональных умений, овладению современными методами и навыками экспериментирования с применением новейших технических средств. При правильной педагогической постановке лабораторный практикум вызывает у студента значительный интеллектуальный и познавательный интерес, воспитывает интерес к науке в целом как к процессу постановки и решения теоретических и экспериментальных проблем» [10, с.52].
Д.В. Чернилевский подчеркивает, что значение лабораторного практикума заключается в практическом освоении студентами научно–теоретических положений изучаемого предмета, овладения ими новейшей техникой экспериментирования в соответствующей отрасли науки, инструментализация полученных знаний, то есть превращение их в средство для решения учебно-исследовательских, а затем реальных экспериментальных и практических задач [39].
Вопрос как с помощью лабораторного практикума развить профессионально важные качества будущих специалистов решают Т.В. Скроботова, В.И. Крахоткин, И.А. Власенко и др. [36, 37]. Разработанные ими задания представляют собой технические задачи, основанные на изучаемом в лабораторной работе физическом явлении или эффекте. Для того чтобы обучить студентов решать такого рода задачи, на вводном занятии им показывается пример решения проблемных ситуаций, алгоритм выполнения логических упражнений, основные приемы устранения технических противоречий и подробно разбирается решение некоторой задачи. Затем, вместе с рекомендациями по выполнению какой-либо лабораторной работы практикума, выдается и техническая задача. Выполняя лабораторную работу, студент осмысливает изучаемое явление, и, ответив на контрольные вопросы, решает задачу, оформляет и представляет решение вместе с защитой лабораторной работы. Такая методика проведения лабораторного практикума повышает интерес к технической литературе и уровень развития логического мышления.
Применение творческих заданий прикладного характера, подчеркивающих связь физики с другими науками, закладывает базу для дальнейшего профессионального становления специалиста, повышает их познавательную и творческую активность, что улучшает качество образовательного процесса.
Реализация личностно ориентированного подхода при организации физического практикума
Ведущей идеей педагогической теории и практики образования на современном этапе является личностно ориентированное образование (В.В. Сериков, К. Роджерс, И.А. Зимняя, Е.Н. Богданов, М.С. Красин, И.П. Краснощеченко, Е.Я. Дядиченко, Н.А. Алексеев, М.В. Кларин, В.В. Давыдов, И.М. Агибова и др.).
Для реализации личностно ориентированного подхода при организации физического практикума необходимо определить понятие «личностно ориентированное образование».
В.В. Сериковым [34, 35] построена модель личностно ориентированного образования, основу которой составляет позиционно-дидактическая концепция. «Личностно ориентированное образование – это не формирование личности с заданными свойствами, а создание условий для полноценного проявления и соответственно развития личностных функций воспитанников» [34, с.27]. Под условиями автор понимает игровые ситуации, смысл которых заключается «в свободном выражении своих творческих сил, в возможности познавать и решать практические задачи «играючи», освободившись от утилитарных целей» [34, с.108].
И.М. Агибова, И.А. Иродова под личностно ориентированным образованием понимают не только учет индивидуальных психологических особенностей обучающихся, но и особый тип организации образовательного процесса, основанного на взаимодействии студентов и педагогов, при котором созданы оптимальные условия для развития у субъектов обучения способностей к самообразованию, самореализации своих творческих возможностей [1, 12].
И.А. Зимняя личностно ориентированный подход к обучению рассматривает как часть личностно-деятельностного подхода к обучению, который заключается в учете индивидуально-психологических, половозрастных и национальных особенностей учащегося. Содержание и форма учебных заданий, способы общения с учеником, по мнению автора, должны строиться таким образом, чтобы максимально раскрыть не только интеллектуальные, но и личностные способности обучаемого [17].
Е.Я. Дядиченко, исследуя дифференцированное обучение как компонент личностно ориентированного образования, считает необходимым в процессе обучения изучение индивидуальных особенностей и учебных возможностей учащихся, индивидуальное руководство процессом обучения и перспективное планирование их деятельности [14].
Н.И. Алексеев [2, 3], определяя личностно ориентированное обучение как «такой тип обучения, в котором организация взаимосодействия субъектов обучения в максимальной степени ориентирована на их индивидуальные особенности и специфику личностно-предметного моделирования мира» [2, с.20], разработал проективную модель личностно ориентированного обучения. Исследователь, считая, что результат личностно ориентированного обучения зависит не только от уникальности ученика, но и от личностных возможностей педагога, указывает на необходимость создания таких способов деятельности учащихся, которые составляют основу творческой самореализации учащегося в предметном материале.
По мнению И.С. Якиманской [40, 41], принцип субъектности ученика должен лежать в основе личностно ориентированного образования. «Учение не есть беспристрастное познание. Это субъектно-значимое постижение мира, наполненного для ученика личностными смыслами, ценностями, отношениями, зафиксированными в его субъектном опыте. Содержание этого опыта должно быть раскрыто, максимально использовано, обогащено научным содержанием и при необходимости преобразовано в ходе образовательного процесса» [40, с.26]. Автор рассматривает личностно ориентированное образование как процесс, находящийся в непрерывном развитии.
Таким образом, анализ психолого-педагогической литературы позволяет сделать вывод о том, что в современной педагогической теории нет однозначного трактования понятия «личностно ориентированное образование». Под личностно ориентированным образованием будем понимать особый способ организации образовательного процесса, построенный с учетом уникальности ученика и профессионализма педагога и создающий оптимальные условия для развития у субъекта обучения способности к самоактуализации и самореализации.
Подавляющее большинство исследований, рассматривающих личностно ориентированное образование, посвящено школьному обучению. Проблемам, связанным с личностно ориентированным образованием студентов физиков младших курсов, уделено очень мало внимания. Вместе с тем, именно на младших курсах университета происходит становление студента, как личности, определяются его жизненные позиции, формируются профессиональные качества, определяется отношение к трудовой деятельности, закладывается фундамент для развития исследовательских умений. Поэтому именно на младших курсах университета необходимо уделять внимание личностно ориентированному подходу к образованию, который поможет студентам не только накопить определенный багаж знаний, но и раскрыть весь свой личностный потенциал.
Л.Ю. Кравченко отмечает, что «масте
Специфика работы в практикуме связана с постоянным индивидуальным общением преподавателя и студента, именно поэтому на лабораторном практикуме возможно детально изучить способности и интересы студентов, применить личностно-ориентированный подход в обучении.
Личностно ориентированное обучение на лабораторном практикуме является, на наш взгляд, оптимальным условием для формирования исследовательских умений.
Сочетание современного лабораторного практикума с информационными технологиями
В настоящее время большинство студентов первого курса умеют пользоваться компьютером, работать в сети Интернет, поэтому использование компьютера при проведении практикума не затрудняет, а существенно помогает процессу обучения.
Внедрение компьютера в процесс обучения должно учитывать некоторые особенности практикума. Необходимо, чтобы работа студента в общем физическом практикуме всегда являлась небольшим исследованием, с помощью которого формируются не только экспериментальные, но и исследовательские навыки. Кроме того, традиционная методика проведения практикума имеет много плюсов, поэтому отказ от нее не рационален. При этом необходимо умелое сочетание ее методов с внедрением информационных технологий.
Так И.В. Митин, А.М. Салецкий, А.И. Слепков отмечают, что компьютер в общем физическом практикуме выполняет следующие функции:
· информационную – он должен содержать наиболее важные справочные материалы по изучаемому разделу, описание работ, систему тестов для самоконтроля с возможностью моделирования конкретных задач;
· обработки экспериментальной информации – математическое приложение, позволяющее упростить обработку результатов;
· многофункционального физического прибора.
Компьютер может выступать как помощник преподавателя при контроле базовых знаний студента. Такой контроль может осуществляться с помощью несложных тестовых заданий. [24, с.12].
Использование компьютера при проведении лабораторного практикума, на наш взгляд, помогает воспитать специалистов, обладающих высоким уровнем информационной культуры, способных использовать инструментальные средства, обеспечивающие процесс сбора, хранения и передачи информации, то есть владеющих новыми информационными технологиями.
Интеграция теоретических и эмпирических знаний как общность научного и учебного познания
К.П. Корневым и Н.Н. Шушариной реализован подход, при котором в процессе подготовки к выполнению лабораторной работы, кроме изучения теоретического материала и методики выполнения работы, обучаемый решает, несколько специально подобранных задач. Задачи имеют исследовательский характер и подобраны таким образом, чтобы подвести студента к решению экспериментальной задачи, которая рассматривается в данной лабораторной работе. В основу построения такой методики авторами положены идеи:
· системность и непрерывность в формировании исследовательских умений на протяжении всего обучения в вузе;
· представленность методологии экспериментальной деятельности на занятиях всех видов и координация их содержания по ее освоению;
· задачное построение теоретического обоснования и детализации методики эксперимента;
· активный характер познавательной деятельности студентов по овладению экспериментальными навыками;
· целостный и завершенный характер познавательной деятельности студентов, отвечающий содержанию и структуре реального научного исследования.
Авторы отмечают, что такая методика проведения практикума позволяет сократить существующий разрыв между решением задач и лабораторным практикумом, а также формирует исследовательские навыки у студентов уже на ранней стадии обучения, на этапе изучения курсов общей физики.
Перед выполнением лабораторных работ студенту предлагается решить три задачи:
· первая задача, с относительно стандартным условием, в ней вводится понятие объекта, его свойства, то есть модель, которая в дальнейшем используется в лабораторной работе;
· вторая задача более высокого уровня сложности, она занимает промежуточное место между тренировочными и творческими задачами;
· третья задача, самая сложная, творческого характера. Ее решение плавно переходит в экспериментальное исследование, проводимое в рамках лабораторной работы.
Таким образом, студент переходит от моделирования физических процессов, которое осуществляется при решении задач, к экспериментальному исследованию, в котором на практике проверяется справедливость модельных представлений, выявляется связь физических величин, параметров, явлений [19].
Несомненно, предложенная методика проведения лабораторного практикума интересна и заслуживает внимания. Однако на решение теоретических задач во время лабораторных занятий затрачивается время, отведенное для экспериментальной деятельности. В силу ряда причин количество часов, выделенное для экспериментальной деятельности по физике недостаточно, поэтому на наш взгляд нецелесообразно использовать время, отведенное для экспериментальной работы, на решение задач. Можно предложить студентам самостоятельно во внеурочное время, решить эти задачи и проверить решение при допуске к выполнению лабораторной работы. В случае если студент не решил одну или несколько задач, воспользоваться для помощи поиска решения временем, планируемым для самостоятельной контролируемой работы (СКР) или изыскать другие резервы времени. Положительный момент предложенной методики состоит в том, что авторы отказались от репродуктивного метода проведения лабораторных работ, а предложили деятельностную методику, которая при некоторой доработке позволит формировать исследовательские умения.
В.С. Звонов, А.С. Поляков, В.Н. Скребов, А.И. Трубилко в основу построения методики проведения лабораторного практикума положили принцип совмещения лабораторной работы и практического занятия. Эти совмещенные занятия проводятся после прочтения полного цикла лекций по соответствующему разделу программы. Длительность такого занятия составляет шесть академических часов, т. е. весь учебный день. Поэтому на лабораторно-практических занятиях возможна организация самостоятельной работы студентов, в которой отсутствует временной разрыв между выдачей, выполнением задания и его контролем, индивидуализируется работа обучаемых, происходит смена информационного обучения студентов деятельным обучением [16, с.68].
Во многих ВУЗах страны остается нерешенной проблема несогласованности по времени проведения лекционных, практических и лабораторных занятий. Теория, необходимая студентам для выполнения лабораторной работы или решения задач в начале семестра, дается на лекции в конце семестра и наоборот.
В.В. Светозаровым, Ю.В. Светозаровым [32, с.30] отмечено, что «сегодня практически во всех ВУЗах изучение теории, решение задач и экспериментальные работы в лаборатории оторваны друг от друга, как во времени, так и в пространстве. Лабораторный практикум по физике оторван от изучения курса еще и по тематической последовательности. Выполняя в начале семестра работу по теме конца семестра, студент тратит время на нажимание кнопок, и плохо понимает содеянное. В результате роль практикума в изучении физики ничтожна, остается лишь получение некоторых экспериментальных навыков».
Авторами была предложена интересная методика проведения лабораторного практикума – «обучение через действие». В ней организационной формой обучения является комплексное занятие, совмещающее в едином цикле изучение теории с лабораторным практикумом. Предложив новую методику В.В. Светозаров, Ю.В. Светозаров, пытались решить следующие проблемы:
1. разрыв между теорией, решением задач и экспериментальной работой как во времени, так и в пространстве;
2. тенденцию сокращения учебного времени, выделяемого на изучение фундаментальных дисциплин. Считая эту тенденцию объективной, авторы предлагают оптимизировать время, затрачиваемое на образование. «В этом отношении физический практикум имеет большие неиспользуемые резервы. Во-первых, это резерв времени: перенос изучения даже части нового материала в практикум снимет дефицит учебного времени. Во-вторых, это резерв качества обучения».
Проведение предложенного практикума возможно благодаря модульным лабораторным комплексам – настольным микролабораториям. Лабораторный комплекс формирует полностью оснащенное рабочее место для одного или двоих студентов и позволяет реализовать десятки опытов различной сложности по нужному разделу курса с быстрым доступом к любому опыту. Для проведения комплексных занятий авторами было предложено использовать часы семинарских и лабораторных занятий. Лекции по физике проводятся обычным порядком. На совмещенном занятии теоретический раздел проводится в режиме повторения, закрепления и углубления знаний. Эксперимент включается в занятие для выдвижения гипотезы, наблюдения физического явления, подтверждения закона и проводится вперемешку с изучением теории и решением теоретических задач.
Для получения зачета студент должен отчитаться за 10 экспериментов, затем выполнить дополнительный «зачетный» эксперимент. Задания для зачетного эксперимента имеют различные уровни сложности и даются с учетом творческих возможностей конкретного студента. Так, задание первого уровня требует выбора метода исследования, второго - выполнения процедуры, описанной в методическом пособии, третьего – проверку теоретических знаний по данному разделу, четвертого – выполнение эксперимента, содержащего элементы научного исследования.
В новой форме занятий оказалось выражено следующее:
· мгновенно возникающая постоянно нараставшая атмосфера сотрудничества преподавателя и студента;
· увлеченность студентов;
· большая нагрузка на преподавателя, связанная с необходимостью органично сочетать разные формы занятий и динамично реагировать на развитие ситуации;
· необходимость основательной подготовки преподавателя к занятию с многовариантным планированием занятия;
· необходимость издания методических пособий иного вида, чем принято для традиционных форм занятий;
· целесообразность сочетания фронтальных экспериментов с индивидуальными заданиями повышенной сложности и самостоятельности (например, по завершению каждой темы).
Темп проведения экспериментов в 2 – 4 раза превышал темп обычного лабораторного занятия.
Авторами отмечены недостатки: слабый контроль подготовки к занятию, запаздывание методического обеспечения, дефицит посадочных мест, необходимость коллективной работы на одной установке (более активный студент подавляет инициативу товарищей). [22]. Несомненно, такая методика решает поставленные проблемы. Однако, как показывает наш опыт, «живой» эксперимент, когда студенты собирают установки своими руками, более успешно решает задачи формирования исследовательских навыков.
«На состоявшейся в г. Челябинске IV учебно-методической конференции стран Содружества «Современный физический практикум» (октябрь,1997г.) было отмечено, что многие кафедры физики начинают реструктуризацию временной последовательности в изучении курса физики. Объективной предпосылкой тенденции является то обстоятельство, что физика – наука экспериментальная. Следовательно, во главу угла физического образовательного процесса должен быть поставлен учебный физический эксперимент. Реконструкция временной последовательности физического образования в ВУЗах должна пройти в два этапа. На первом этапе временная последовательность должна начинаться с серьезной лекционной демонстрации, или лекционного физического эксперимента, если позволяют технические возможности и завершиться практикой (семинаром), лабораторной работой. На втором этапе возможно начинать изучение курса физики с лабораторного практикума, результаты которого получают теоретическое обоснование на лекции и закрепляются изучением расчетных методов на практических занятиях [11].
На наш взгляд, сочетание лабораторных работ и экспериментальных творческих заданий при проведении практикума способствует выявлению индивидуальных способностей студентов, вовлечению большинства из них в исследовательскую деятельность и подготовке к дальнейшей научно-исследовательской работе.
Цикличность проведения практикумов
Многие авторы считают, что формирование исследовательских умений должно носить цикличный характер. Принципу цикличности соответствует методика проведения физического практикума по общей физике, предложенная В.В. Панченко, В.И. Стремоусовым [26]. Лабораторный практикум делится на два цикла: вводный и комплексные работы. Цель вводного цикла научить студентов делать измерения и пользоваться приборами, с которыми они будут работать при выполнении общего физического практикума. После выполнения первого цикла, студенты переходят к выполнению следующего, в котором ставятся уже более сложные задачи. Для формирования исследовательских умений студентам предлагается выполнить самостоятельно творческую зачетную работу экспериментального характера. Обучаемый может самостоятельно выбрать тему, которая затем утверждается преподавателем. Работа выполняется студентом в течение недели. Преподаватель оказывает помощь в виде консультаций. Студенты, выполнившие самостоятельную работу, освобождаются от сдачи зачета по нескольким текущим работам. Как отмечают авторы, введение самостоятельной работы создает дополнительные трудности, так как требует большего времени, затрачиваемой энергии со стороны преподавателя, поисков и подбора приборов, дополнительных консультаций и т. д., но такая работа активизирует познавательный интерес, учит работе с более сложным оборудованием, формирует не только экспериментальные умения, но и исследовательские.
Мы считаем, что необходимо, составив систему заданий, разработать методику, позволяющую внедрить творческую работу на протяжении всего периода обучения на младших курсах. На лабораторных занятиях следует постепенно проводить подготовку студентов, развивать их творческие способности, формировать исследовательские умения. Считаем, что к каждой лабораторной работе физического практикума следует разработать систему экспериментальных творческих заданий, которые необходимо предлагать студентам в зависимости от их способностей и подготовленности. Работа над различными заданиями студентом должна вестись на протяжении всего периода обучения данному предмету, причем она не заменяет основной лабораторный практикум.
Реальность задач решаемых на лабораторном практикуме
А.Н. Кулев и С.Ф. Борисов [21] предлагают новую методику проведения лабораторного практикума. «Студент должен исследовать хотя и упрощенные, но реальные явления и объекты». Авторы предлагают, без существенных изменений лабораторного оборудования, изменить методическое обеспечение дисциплины. А.Н. Кулев и С.Ф. Борисов считают, что методическое пособие проведения эксперимента не должно полностью описывать его, учитывая все не существенные стороны и погрешности, предлагая готовую модель реального процесса. Необходимо так строить экспериментальную работу студента, чтобы он сам от реальной задачи приходил к модели.
Заключение
Обобщая вышесказанное, сформулируем основные положения формирования исследовательских умений средствами физического практикума:
1. Формирование исследовательских умений студентов будет идти наиболее эффективно при соблюдении ряда условий:
· система учебно-исследовательской работы должна пронизывать все учебные занятия – теоретические и практические;
· на всех этапах учебно-исследовательской и научно-исследовательской работы необходимо учитывать индивидуальные особенности студентов;
· для обеспечения преемственности в формирования умений и навыков исследовательской деятельности необходимо обеспечить тематическое единство учебно-исследовательской и научно-исследовательской работы студента на разных курсах.
2. Включение в физический практикум современных методов исследования, позволяет значительно усилить фундаментальную естественнонаучную подготовку, способствует пониманию сущности рассматриваемых явлений, их практического использования.
3. Необходимо разумное сочетание традиционной и новой методик проведения лабораторного практикума, позволяющих формировать исследовательские умения студентов младших курсов.
4. Реализация личностно ориентированного подхода при организации физического практикума.
5. Сочетание современного лабораторного практикума с информационными технологиями.
Литература
1. Агибова, И.М.
Подготовка преподавателя физики в университете [Текст] / И.М. Агибова. – Ставрополь: СГУ, 2003. – 268с. – ISBN 5-88648-423-Х.
2. Алексеев, Н.И.
Личностно-ориентированное обучение в школе [Текст] / Н.И. Алексеев.– Ростов-на-Дону: Феникс, 2006. – 332с. – ISBN 5-222-09004-3.
3. Алексеев, Н.И.
Педагогические основы проектирования личностно-ориентированного обучения: автореф. дисс…д-ра пед. наук: 13.00.01 [Электронный ресурс] / Алексеев Николай Алексеевич. – Екатеринбург, 1997. – 42с.
4. Архангельский, С.И.
Лекции по теории в высшей школе [Текст] / С.И. Архангельский. – М.: Высшая школа, 1974. – 385с.
5. Архангельский, С.И.
Учебный процесс в высшей школе, его закономерные основы и методы [Текст] / С.И. Архангельский. – М.: Высшая школа, 1980. – 368с.
6. Бегинин, Е.Н.
Университетский физический практикум – новый подход [Текст] / Е.Н. Бегинин, Б.С. Дмитриев [и др.] // Физика в системе современного образования (ФССО-03): Труды седьмой Международной конференции: сб. ст., Санкт-Петербург, 14-18 октября 2003г. / Ред. кол. С.В. Бубликов [и др.]. – СПб.: РГПУ им. А.И. Герцена, 2003. – Т.1. – 199с. – ISBN 5-8064-0712-8.
7. Беховых, Ю.В.
Постановка лабораторного практикума на кафедре физики АГАУ [Текст] / Ю.В. Беховых, Л.А. Беховых [и др.] // Совещание заведующих кафедрами физики технических ВУЗов России: тез. докл. конф., Москва, 26-28 июня 2006г. / Отв. ред. Г.Г. Спирин. – Москва: АВИАИЗДАТ, 2006. – 320с. – ISBN 5-900807-39-8.
8. Ваганова, Т.Г.
Творческие лабораторные работы по физике в техническом вузе [Текст] / Т.Г. Ваганова, Е.А. Семенюк //Физика в системе современного образования (ФССО-03): Труды седьмой Международной конференции: сб. ст., Санкт-Петербург, 14-18 октября 2003г. / Ред. кол. С.В. Бубликов [и др.].– СПб.: РГПУ им. А.И. Герцена, 2003. – Т.2. – 229с. – ISBN 5-8064-0713-6.
9. Воронцов, В.Н.
Методические подходы к проектированию современного лабораторного практикума по физическим основам электронного материаловедения и приборостроения [Текст] / В.Н. Воронцов, О.В. Денисов [и др.] // Физика в системе современного образования (ФССО-03): Труды седьмой Международной конференции: сб. ст., Санкт-Петербург, 14-18 октября 2003г. / Ред. кол. С.В. Бубликов [и др.].– СПб.: РГПУ им. А.И. Герцена, 2003. – Т.2. – 229с. – ISBN 5-8064-0713-6.
10. Гаспарова, Л.Б.
Педагогические технология проведения лабораторного практикума в системе подготовки инженеров: дис… канд. пед. наук: 13.00.08 [Электронный ресурс] / Гаспарова Лана Багратовна. – Самара, 2005. – 196с.
11. Гуревич, С.Ю.
Тенденции развития физического практикума в ВУЗах [Текст] / С.Ю. Гуревич // Физическое образование в вузах. – 1997. – Т.3, № 3. – С.22-23.
12. Дидактические основы профессионально-педагогической подготовки студентов-физиков [Текст] / И.А. Иродова, И.М. Агибова [и др.]. – Ярославль: ЯГПУ им. К.Д. Ушинского, 2004. – 278с. – ISBN 5-87555-399-5.
13. Догадин, Н.Г.
Усиление роли лабораторного практикума в теоретической подготовке студентов [Текст] / Н.Г. Догадин //Физика в системе современного образования (ФССО-03): Труды седьмой Международной конференции: сб. ст., Санкт-Петербург, 14-18 октября 2003г. / Ред. кол. С.В. Бубликов [и др.].– СПб.: РГПУ им. А.И. Герцена, 2003. – Т.1. – 199с. – ISBN 5-8064-0712-8.
14. Дядиченко, Е.А.
Дифференцированное обучение в системе личностно ориентированного образования [Текст] / Е.А. Дядиченко // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Общественные науки. – 2000. –№ 1. – С.105-108.
15. Евсикова Н.Ю.
Роль физического практикума в техническом вузе [Текст] / Н.Ю. Евсикова, Н.С. Камалова [и др.] // Совещание заведующих кафедрами физики технических ВУЗов России: тез. докл. конф., Москва, 26-28 июня 2006г. – Москва: АВИАИЗДАТ, 2006. – 320с. – ISBN 5-900807-39-8.
16. Звонов, В.С.
Метод активизации индивидуальной работы на лабораторно-практических занятиях по физике [Текст] / В.С. Звонов, А.С. Поляков [и др.] // Физика в системе современного образования (ФССО-01): тез. докл. конф., Ярославль, 28-31 мая 2001г. / Отв. ред. С.Б. Московский.– Ярославль: ЯГПУ им. К.Д. Ушинского, 2001. – 200с. – ISBN 5-87555-181-Х.
17. Зимняя, И.А.
Педагогическая психология [Текст] / И.А. Зимняя. – М.: Логос, 2008. – 383с. – ISBN 978-5-98704-069-8
18. Зиновьев, С.И.
Учебный процесс в советской высшей школе [Текст] / С.И. Зиновьев. – М.: Высшая школа, 1975. – 316с.
19. Кортнев, К.П.
Сочетание в обучении решения задач и лабораторного практикума [Текст] / К.П. Кортнев, Н.Н. Шушарина // Современные методы физико-математических наук: Труды международной конференции: сб.ст., Орел, 9-14 октября 2006г. / Отв. ред. А.Г. Мешков, В.Д. Селютин. – Орел: ОГУ, 2006. –Т.3. – 366с. – ISBN 5-9708-0063-5 (978-5-9708-0063-8).
20. Кравченко, Л.Ю.
Содержание подготовки будущих учителей физики к личностно ориентированной профессиональной деятельности с применением компьютерных технологий [Текст] / Л.Ю. Кравченко // Съезд российских физиков-преподавателей «Физическое образование в ХХI веке»: тез. докл. конф., Москва, 28-30 июня 2000г. – М.: Физический факультет МГУ, 2000. – 426с. – ISBN 5-8279-0008-7.
21. Кулев, А.Н.
Роль и место лабораторного практикума в современном курсе общей физики [Текст] / А.Н. Кулев, С.Ф. Борисов // Физическое образование в вузах. – 2000. – Т.6, № 4. – С.29-33.
22. Леонов, Ю.В.
Формы активизации познавательной деятельности студентов на лабораторных занятиях с элементами проблемности [Текст] / Ю.В. Леонов, Л.Т. Прищепа / Формы и методы активизации познавательных интересов студентов в процессе преподавания физических дисциплин: Межвузов. сб. науч. трудов. / Отв. ред. А.Б. Варнавских. – Ростов-на-Дону: РГПИ, 1985. – 150с.
23. Министерство Образования Российской Федерации. Москва 2000. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Специальность 010701 Физика. Квалификация – физик. 17.03.2000г. [Текст] Номер гос. регистрации 172 ен/сп.
24. Митин, И.В.
Общий физический практикум в курсе общей физики [Текст] / И.В. Митин, А.М. Салецкий [и др.] // Физика в системе современного образования (ФССО-07): Материалы IX Международной конференции: сб.ст., Санкт-Петербург, 4-8 июня, 2007г. / Ред. кол. Н.И. Анисимова, Ю.А. Гороховатский [и др.]. – СПб.: РГПУ им. А.И. Герцена, 2007. – Т.1. – 504с. – ISBN 978-5-8064-1223-3.
25. Осипова, И.А.
Совершенствование профессиональной подготовки преподавателей физики на основе комплексного общефизического лабораторного практикума по волновой оптике: дис… канд. пед. наук: 13.00.08 [Электронный ресурс] / Осипова Ирина Анатольевна. – Тамбов, 2001. – 164с.
26. Панченко, В.В.
Лабораторный физический практикум в системе подготовки преподавателя физики [Текст] / В.В.Панченко, В.И. Стремоусов В.И. // Единство теоретической и практической подготовки учителей математики и физики в условиях реформы школы. – Волгоград: ВГПИ, 1987. – С.124-128.
27. Попко, Ю.М.
Руководство к практикуму по физике [Текст] / Ю.М. Попко, Л.А. Князева. – М.: Учпедгиз, 1959. – 444с.
28. Практикум по общей физике [Текст] / В.Ф. Ноздрев [и др.]. – М.: Просвещение, 1971. – 311с.
29. Рублев, Ю.В.
Практикум по электричеству с элементами программированного обучения [Текст] / Ю.В. Рублев, А.Н. Куценко, А.В. Кортнев. – М.: Высш. школа, 1971. – 312с.
30. Руководство к лабораторным занятиям по физике [Текст] / Л.Л. Голдин [и др.]. – М.: Наука, 1973. – 688с.
31. Руководство к лабораторным занятиям по физике [Текст] / Л.Л. Голдин [и др.]. – М.: Наука, 1983. – с 532.
32. Светозаров, В.В.
Опыт экспериментально-теоретических занятий и проблема высокого качества фундаментального образования [Текст] / В.В. Светозаров, Ю.В. Светозаров // Физическое образование в вузах. – 1998. – Т.4, №4. – С.30-35.
33. Светозаров, В.В.
Концепция физического практикума для вариативной системы образования [Текст] / В.В. Светозаров, Ю.В. Светозаров // Физическое образование в вузах. – 1998. – Т.4, №4. – С.137-143.
34. Сериков, В.В.
Личностно-ориентированное образование [Текст] / В.В. Сериков // Педагогика. – 1994. – № 5. – С. 16-21.
35. Сериков, В.В.
Образование и личность. Теория и практика проектирования педагогических систем [Текст] / В.В. Сериков. – М.: Логос, 1999. – 272с. – ISBN 5-88439-018-1.
36. Скроботова, Т.В.
Лабораторный практикум как средство развития профессионально важных качеств будущих инженеров [Текст] / Т.В. Скроботова,В.И. Крахоткин [и др.] // Физика в системе современного образования (ФССО-03): Труды седьмой Международной конференции: сб. ст., Санкт-Петербург, 14-18 октября 2003г. / Ред. кол. С.В. Бубликов [и др.].– СПб.: РГПУ им. А.И. Герцена, 2003. – Т.2. – 229с. – ISBN 5-8064-0713-6.
37. Скроботова, Т.В.
Практикум по физическому эксперименту для студентов специальности «Профессиональное обучение» [Текст] / Т.В. Скроботова, В.И. Крахоткин [и др.]. – Ставрополь: АГРУС, 2005. – 204 с. – ISBN 5-9596-0280-6.
38. Физический практикум. Электричество и оптика [Текст] / В.И. Иверонова [и др.]. – М.: Наука, 1968. – 816с.
39. Чернилевский, Д.В.
Дидактические технологии в высшей школе: Учебное пособие для вузов [Текст] / Д.В. Чернилевский. – М: Юнити – Дана 2002. – 437с. – ISBN 5-238-00350-1.
40. Якиманская, И.С.
Личностно-ориентированное обучение в современной школе [Текст] / И.С. Якиманская. – М.: Сентябрь, 1996. – 96с. – ISBN 978-5-88753-007-9.
41. Якиманская, И.С.
Технология личностно-ориентированного образования [Текст] / И.С. Якиманская. – М.: Сентябрь, 2000. – 176с. – ISBN 978-5-88753-039-0.
42. Яковлев, К.П.
Физический практикум [Текст] / К.П. Яковлев. – М.: Гостехиздат, 1944. – Т.1 – 345с.
43. Яковлев, К.П
. Физический практикум [Текст] / К.П. Яковлев. – М.: Гостехиздат, 1949. – Т.2 – 324с.