CC BY
24
5. Кондаков Н.И. Логический словарь - справочник - М.: Наука, 1975.
6. Крипский А.М., Оноприенко Г.К. Информационный подход к определению объемов знаний, подавляемых студентам в вузе. -Минск, 1973.
ПРИМЕНЕНИЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ МЕМБРАНОЛОГИИ
О.В. Матросова, Ю.С. Мардашев, Д.И.Иванников, Московский педагогический государственный университет
Моделирование физических процессов обоснованно считается серьёзным подспорьем в процессе обучения [1]. Моделирование, в отличие от лабораторного экспериментирования, удобно в плане возможности исследования малых (нанотехнологии) [2], опасных для здоровья людей объектов, в тех случаях, когда длительность предполагаемого опыта чрезвычайно мала или, наоборот, велика и, наконец, когда это экономически нерентабельно.
Для облегчения процесса получения студентами химического факультета МШ У фундаментальных знаний в мембранологии была разработана модель структурированной химической мембраны, реализованная в виде программы для ЭВМ [3, 4].
Валидность построения этой модели обеспечивалась применением физического описания известных законов: движения частиц, функционирования химических мембран [5, 6], параметров объектов моделирования.
Улучшение восприятия учащимися в ходе использования программы обеспечивается наличием: интуитивно понятного интерфейса (в стиле широко распространённой ОС Windows), структурированным шаблоном ввода параметров объектов моделирования и наличием контекстно-зависимой справки. В процессе моделирования (эксперимента) отображается графически движение частиц, состояние мембраны и, в виде графиков, наиболее значимые параметры опыта.
По завершению моделирования результаты выводятся в отдельную группу для отображения в виде итоговых таблиц и графиков. Для серии экспериментов с одинаковыми входными параметрами предусмотрена возможность исследования статистических выкладок средствами Excel.
Актуальность и обоснование существования, с точки зрения педагогики, такой программы состоит как в наглядном представлении физического процесса, изучаемого студентами, так и для исследования ими некоторых задач. А именно, на данной программе были изучены: возможность применения теории распознавания образов при построении мембраны [7], синергетические эффекты [8], энтропии системы [9], исследование влияния различных входных параметров объектов моделирования на результирующие, выходные параметры системы [10, 11].
В заключение хочется ещё раз подчеркнуть важность для образования существования моделей, адекватно отражающих фундаментальные физические процессы. Эти инструменты позволяют не только повысить квалификацию школьников, студентов и всех заинтересованных лиц, но и, будучи качественно реализованными для ЭВМ, пробудить интерес у широких масс пользователей к познавательной, экспериментаторской и научной деятельности.
Ниже представлен список публикаций по обсуждаемой теме, пригодный для использования его студентами при написании курсовых и дипломных работ.
Литература
1. Матросов В.Л., Калкаманов Х.А., Атнагулов Р.Я. Моделирование при использовании компьютеров в учебном процессе. ЧГПИ. ХХ1 Межвузовский научный семинар. "Научные понятия в современном учебном процессе в школе и в вузе". Тезисы докладов. Челябинск. Часть II. 1993. с. 114-115.
2. Жданов С.А., Матросов В.Л., Мардашев Ю.С. Компьютерное моделирование при обучении студентов естественным дисциплинам. Наука и Школа, 2007, №3, с. 51-52.
3. Иванников Д.И. и др, Имитационная модель обучаемой мембраны. Научные труды МПГУ // Сер. Естественные науки, 2004, с. 194.
4. Грацианова Т.Ю., Иванников Д.И., МардашевЮ.С., КоролеваМ.С. "Мягкая" имитационная модель диффузии через мембрану конечной толщины. Научные труды МПГУ // Сер. Естественные науки, 2003, с. 253.
5. Сим Э. Биохимия мембран. М: Мир, 1985.
6. Антонов В.П. Мембранный транспорт.// Соросовский образовательный журнал, 1997, №6, с. 6-14.
7. Матросов В.Л., Мардашев Ю.С., Иванников Д.И. Иллюстрации к теории распознавания образов. Юбилейный сборник математического факультета МПГУ, 2007, с. 116-120.
8. Иванников Д.И., Мардашев Ю.С. Моделирование селективного переноса частиц через структурированную мембрану. Третьи Курдюмовские чтения: синергетика в естественных науках. Материалы международной междисциплинарной научной конференции. Тверь, 2007, с. 169-172
9. Мардашев Ю.С., Иванников Д.И, Махоткин А.Ю, Королева М. Объединённый научный журнал, №17, 2007, с. 72-76.
10. Мардашев Ю.С., Камкин Н.Н. Принцип Кюри и химические процессы, Объединённый научный журнал, №10, 2007, с. 69-71.
11. Иванников Д.И. и др. Научные труды МПГУ // Серия естественные науки, 2003, с. 253-256.
12. МатросовВ.Л., ГореликВ.А., Жданов С.А., Кулясов С.М. // Научные труды МПГУ, сер. ест. науки, 2004, с.83.
13. Жданов С.А., Матросов В.Л., Шари В.П., ЛапчикМ.П. // Научные труды МПГУ, сер. ест. науки, 2004, с.56.
14. Гаджиев Т.С., Матросов В.Л. // Научные труды МПГУ, сер. ест. науки, 1995, с.182.
15. Мухидинов М.Г., Шадрин Г.А., Кузнецов Э.И., Матросов В.Л. см.[14], c.184
16. Абдуразаков М.М., Матросов В.Л. // Научные труды МПГУ, сер. ест. науки, 2001, с.80.
17. Умарова Л.Х. // Научные труды МПГУ, сер. ест. науки, 2005, с.238.
18. Крысенков С.А., Мардашев Ю.С., Шадрин Г.А., см.[17], с.258.
19. МардашевЮ.С., СеребровЕ.Л. см.[17], с.339.
20. Ефремова Д.Д. Актуальные проблемы математики, физики, информатики и методы их преподавания, Юбилейный сборник 130 лет Московский Педагогический Государственный Университет, М., 2003, с.152.
21. Матросова Л.Н., Матросов В.Л., АбдуразаковМ.М. см.[20], с.179.
22. МатросовВ.Л., Матросова Л.Н., Жданов С.А., Шари В.П. см.[20], с.69.
АППЛИКАЦИОННЫЙ МЕТОД ПРОВЕДЕНИЯ ЗАНЯТИЙ НА ОСНОВЕ ПРЕЕМСТВЕННЫХ СВЯЗЕЙ КУРСА ФИЗИКИ
И ВОЕННО-ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ ДИСЦИПЛИН
А.Н. Гаврилин, преподаватель Саратовского военного института ВВ МВД России
Введение
Для современного этапа развития системы образования характерной является тенденция творческих поисков участников образовательной системы: учителей школ и ученых-педагогов, направленных на оптимизацию учебно-воспитательного процесса, на совершенствование содержания, методов и организационных форм обучения [9, с. 6].
Учителю как воздух нужна инновационная технология, которая поможет овладеть частной методикой преподавания и с неизбежностью ведёт к успешному усвоению учебного материала всеми учащимися.
В статье затронуты вопросы теории и методики обучения, такие как: определение цели преподавания, содержание и отбор учебного материала, задачи и классификация методов обучения, компьютерное сопровождение методов обучения.
Используя положения теории и методики обучения, предпринята попытка описания аппликационного метода проведения занятий на основе преемственных связей курса физики и военно-профессиональных дисциплин (ВПД)», с использованием компьютерной техники и технологий.
1. Предмет и задачи методики преподавания
Предметом методики обучения является процесс обучения той или иной дисциплины в единстве таких компонентов, как деятельность преподавателя и деятельность учащегося.
Первой задачей методики является определение цели преподавания. Вторая задача заключается в определении содержания учебного материала для изучения, отбора и расположения в систематическом порядке. Третья задача - разработка методов обучения и воспитания в процессе изучения предмета [10, с. 7-8].
1.1. Определение цели преподавания дисциплины «Автомобили, бронетанковое вооружение и техника» (АБВиТ) невозможно без определения роли и значение физики в изучении военно-профессиональных дисциплин.
Физика - основа техники, в том числе и военной. В эпоху НТР наука, в том числе и физика, становится непосредственно производительной силой. Развитие техники и производства, в свою очередь, позволяет осуществлять техническое перевооружение армии и ведет к изменению способов ведения боя, а также к новым приемам защиты Родины от агрессора [5].
Роль физики для военного вуза кратко можно сформулировать следующим образом: а) изучение физики имеет большое значение для формирования у курсантов научного мировоззрения; б) физика является базовой дисциплиной при изучении ВПД; в) пути развития любой отрасли современного производства и военного дела тесно переплетаются с прогрессом физики как науки.
Поэтому военный специалист должен овладеть физическими понятиями в такой степени, чтобы быть в состоянии применять полученные на их базе знания, умения и навыки в конкретных условиях деятельности войск.
Основной целью деятельности военно-учебного заведения являются всестороннее и гармоничное развитие личности будущих офицеров, воспитание их в духе патриотизма, верности воинскому долгу, формирование у них высоких нравственных и профессиональных качеств, любви к избранной профессии [7].
1.2. Содержание и отбор учебного материала
Рассматривая вторую задачу, связанную с содержанием и отбором материала курса дисциплины «АБВиТ», необходимо учитывать квалификационные требования к военно-профессиональной подготовке выпускников военных образовательных учреждений высшего образования во ВВ МВД РФ (Приказ КВВ МВД РФ № 93, 1998 г.). Разработка содержания и отбор материала курса - это сложная задача, и ее решением занимаются учёные-методисты.
Рассматривая программные вопросы, курсант должен предварительно усвоить ряд понятий и законов физики для понимания процессов, происходящих в агрегатах, механизмах и приборах военной техники, и осознанное воздействие на них с целью поддержания техники в постоянной готовности к использованию. Взаимосвязь законов физики и принципа действия агрегатов, механизмов и приборов военной техники наглядно представлена в Приложении 1 «Структурная схема реализации принципа преемственности основных понятий физики и ВПД».
Содержание курса дисциплины не является чем-то постоянным. Изменения происходят на каждом этапе развития общества, техники под воздействием ряда факторов. Факторами, определяющими курс дисциплины «АБВиТ», являются: уровень развития самой науки, запрос общества в знаниях физики, определяемый уровнем развития техники, уровень развития педагогической науки (разработки теоретических основ обучения), степень разработанности методики обучения; состояние материально-технической базы обучения [11, с.9].
При отборе материала, изучаемого в вузе, А.В. Усова рекомендует руководствоваться следующими принципами.
1. В программы и тематические планы необходимо включать вопросы из области науки после того, как они нашли широкое применение в технике.
2. Дидактическая обработка материала, разработка методики его изучения, позволяющей сделать материал доступным для усвоения слушателями.
3. Создание учебного оборудования, необходимого для успешного изучения материала и формирование у слушателей знаний, умений и навыков [11, с.11].
На наш взгляд, в тематические планы и программы следует включать также вопросы, предлагаемые для обсуждения СМИ. Они являются актуальными, под них подводится определенная гипотеза, эти вопросы имеют общественный резонанс, что в целом положительно влияет на мотивацию учащихся.
Также необходимо отметить, что создание эффективного учебного оборудования связано с использованием компьютерной техники и технологий.
Образовательная сфера является одним из важных полигонов внедрения компьютерных технологий.
Программное обеспечение, созданное с использованием современных компьютерных технологий, используемое сегодня в педагогической практике вузов, позволяет: реализовать в методах обучения мультимедиа-технологии, что погружает учащегося в среду, близкую к реальной обстановке, формализовать представление процессов управления техническими объектами, представить фрагменты боевого опыта войск, использовать компьютерные программы в боевой и оперативной подготовке войск, конечным пользователям адаптировать программы в соответствии с текущими требованиями и нормативами.
В этой связи образовательный процесс в вузе с профессионально-ориентированной точки зрения является уникальным.
Из вышесказанного следует, что при отборе учебного материала необходимо учитывать существование четвертого принципа -подготовку педагогов-предметников к работе с технологиями создания программно-инструментальных учебных блоков в выделенной предметной области.
1.3. Компьютерное сопровождение методов обучения
Анализ применения компьютерных технологий показывает, что одной из главных проблем при их внедрении в практику является реализация профессиональных программно-инструментальных систем и комплексов.
Учебные заведения России сегодня обладают парком персональных компьютеров для организации обучения по общеобразовательным и профессиональным дисциплинам. Кроме того, известны уникальные методы обучения, реализация которых в формате
программно-инструментальной системы позволяет внедрять их в широкую практику образовательного процесса вуза.
Внедрение программно-инструментального комплекса в образовательный процесс вуза обеспечивает возможность непосредственного участия в процессах проектирования современных методов обучения широкого круга квалифицированных методистов и педагогов-практиков.
Специалист-технолог компьютерного сопровождения учебного процесса совместно с педагогами-практиками решают вопросы дидактического обеспечения, освоения программно-инструментальных систем, разработки учебных программ и создания учебных блоков по дисциплинам.
2. Разработка аппликационного метода проведения занятий на основе преемственных связей курса физики и ВПД
В основу разработанного нами «Аппликационного метода» положены структура программно-инструментального комплекса ЦЯОК 6 и принципы отбора материала занятия для построения сценария занятия в автоматизированном режиме обучения.
Под термином «Аппликационный метод преподавания на основе преемственных связей курса физики и ВПД» мы подразумеваем комплекс методических приемов, представляющих учебную информацию в структурно-логической последовательности: от фундаментального закона физики к основам функционирования объекта (агрегата, механизма, системы и т.д.) и далее к причинам отказов объекта и способам их устранения с соблюдением принципа преемственности в изложении учебного материала.
2.1. Разработка учебного блока
В перечень основных технологических операций, предусмотренных при разработке «Аппликационного метода», включены: «кадрирование» на учебные блоки и составление сценариев, создание элементов и объектов в кадрах учебного блока, подбор и классификация первичного материала, подготовка графического ряда, загрузка графических рисунков в базу учебного модуля, оформление кадров (фрагментов), организация базы контрольных вопросов и разработка системы контроля знаний, разработка системы формирования квалификационной оценки по результатам контроля знаний в учебном занятии.
2.2. Основные положения работы с учебными материалами
Количество кадров учебного блока определяется сценарием занятия. При этом принимается во внимание вид занятия, организация и целевая установка.
Содержание кадра зависит от объема информации, необходимой для передачи смыслового содержания учебного материала.
Содержание кадра реализуется перечнем объектов, которые разрабатываются автором учебного блока для обеспечения эффективного образовательного усилия. Под «образовательным усилием» здесь следует понимать способы (виды, методы, формы) передачи педагогического воздействия со стороны образовательной среды учащемуся. На различных этапах обучения тот или иной способ передачи «образовательного усилия» может иметь различный образовательный эффект. В свою очередь, образовательные эффекты на различных этапах обучения являются слагаемыми образовательного процесса.
Немаловажное значение в организации процесса имеют личностные характеристики обучаемого, начальный уровень подготовленности и целый ряд факторов, определяющих «образовательную среду», а также последовательность представления учебных материалов (блоков).
Как правило, в практике организации образовательного процесса сценарий учебного занятия формируется в расчете на обучаемого, обладающими усредненными характеристиками. Поэтому при разработке сценариев автор должен составить «модель ученика», с ориентацией на которую должен быть проведен подбор информации и выбор способов сопровождения учебных материалов и организации учебного занятия, включая экранные формы представления информации, способы интерпретации текущего состояния системы «образовательная среда» + «учащийся».
В результате первого этапа (подбор материалов) формируется сценарий учебного занятия, где учебный материал представляется в виде конечного числа логически завершенных фрагментов (кадров).
2.3. Контроль знаний и навыков, квалификационная оценка
Систематический контроль знаний используется как форма повторения материала, оценки самостоятельной работы обучаемого и контроля качества усвоения учебной программы.
В «Аппликационном методе» обучения предусмотрены различные способы контроля знаний. В опросе рассматриваются основные способы - выбор одного из многих вариантов ответов, выбор нескольких из многих вариантов, ввод ответа как набор символов и т. д.
В сценарии занятия, выделенных блоком, где реализован контроль знаний обучаемого, в перечне учебных материалов представлен алгоритм формирования квалификационной оценки результата контроля. При этом указывается шкала оценок в требуемом по регламенту контроля виде, например - 5-бальная шкала, как принято в общеобразовательных учреждениях. Кроме того, квалификационная оценка может быть задана в текстовой форме: «Готов - Не готов», «Зачет - Не зачет», «Допущен - Не допущен», «Усвоил - не усвоил».
3. Реализация принципа преемственности при разработке «Аппликационного метода преподавания на основе
преемственных связей курса физики и ВПД»
Рассматривая военно-профессиональные дисциплины с позиций целостности и взаимосвязи с естественнонаучными знаниями, необходимо определить принципы организации естественнонаучного знания как формирующего фундамент логической структуры любой общетехнической дисциплины.
Изучение ВПД ориентировано на изложение тематики учебной программы для вуза. К сожалению, дидактическое построение дисциплин осуществляется вне принципа преемственности в формировании и развитии понятийного аппарата курса физики. Не уделяется внимания фундаментальным основам, связывающим все элементы в единую систему исследования, что создает трудности для понимания научных основ дисциплин, логики и преемственности в формировании и развитии понятийного аппарата.
Рассмотрим положения принципа преемственности в практике обучения.
Для понимания принципа преемственности необходимо определить его статус в процессах познания.
Философия рассматривает преемственность как объективную связь между старым и новым в процессе эволюции, как условие любой формы развития.
А.В. Петров считает, и трудно с ним не согласиться, что такой подход к раскрытию сущности преемственности является односторонним. Данная категория должна нести на себе не только количественную, но и качественную нагрузки. Преемственность должна определять механизм осуществления связи; только в этом случае она действительно может предстать как основополагающий методологический принцип любого развития [6, с. 105].
На наш взгляд, наиболее полно суть понятия преемственности раскрыта в работах Э.А. Баллер. По его определению, преемственность - «... связь между различными этапами и ступенями развития, как бытия, так и познания, сущность, которой состоит в сохранении тех или иных элементов целого или отдельных сторон его организации при изменении целого как системы, то есть при переходе его из одного состояния в другое. Связывая настоящее с прошлым и будущим, преемственность тем самым обусловливает устойчи-
вость целого» [1, с. 15].
В теории обучения и по сей день нет единой точки зрения на статус преемственности в обучении. Мы придерживаемся точки зрения авторов, которые считают, что преемственность в обучении выступает в качестве основополагающего дидактического принципа, отражающего закономерность обучения. Некоторые аспекты преемственности как дидактического принципа, отражающего закономерность обучения, рассматривали С.М. Годник [3], А.В. Усова [9], В.А. Черкасов [12] и др.
Осуществление преемственности в обучении должно представлять объективную закономерность, а субъективность в этом процессе будет лишь до тех пор, пока преемственность в учебном процессе не будет введена в ранг дидактического принципа, согласно которому учитель обязан строить процесс познания исходя из объективных законов развития.
Для введения закономерности обучения в ранг дидактического принципа такая закономерность должна охватывать своим влиянием элементы обучения - содержание, методы, организационные формы - и не сводиться ни к каким другим положениям [4, с. 51].
На наш взгляд, таким критериям удовлетворяет преемственность как закономерность обучения. Она относится и к содержанию, и методам, и к организации обучения и не может быть заменена никакой другой закономерностью.
Эволюция знаний является типичным явлением для процесса обучения. В описанной закономерности проявление преемственности в обучении играет роль свойства нервной системы человека, которые раскрываются в деятельности мозга, особенно в динамической системности его работы.
Учитывая различные подходы в раскрытии сущности преемственности в учебном процессе, можно определить преемственность в рамках системного подхода к процессу обучения следующим образом: преемственность - это связь между различными этапами развития знаний. Сущность развития заключается в сохранении в новых знаниях элементов старых в качественно ином, переработанном виде. Связывая настоящее с прошлым и будущим, преемственность тем самым обусловливает развитие и устойчивость системы знаний, умений и навыков в процессе обучения [6, с. 112].
Высказывание А.В. Петрова «Сущность развития заключается в сохранении в новых знаниях элементов старых в качественно ином, переработанном виде» содержит, на наш взгляд неточность. Накопление, переход количества в качество, т.е. эволюция знаний не терпит определений «старые и новые». Более корректно звучит «базисное», «фундаментальное» знание и сформированное на его основе «расширенное», «современное» представление на основе ранее существовавших представлениях. Старые знания ассоциируются с устаревшими - неправильными.
Такое понимание находит отражение в «Аппликационном методе» обучения. Он предусматривает использование принципов преемственности даже при рассмотрении учебного материала в объеме одной темы. Мы предлагаем наращивание понятий, представления об изучаемом объекте по методу аппликации, т.е. поэтапное выстраивание структурно-логической цепочки, базируясь на фундаментальных законах.
Основными формами реализации преемственности в развитии физических знаний при изучении ВПД являются: формирование современных знаний на основе базисных, использование единых законов и определений, единство методов познания, единство терминов, символов и обозначений, сохранение эмпирических методов исследования в рамках теоретических знаний.
Литература
1. Баллер Э.А. Преемственность в развитии культуры. - М.: Наука, 1969.
2. Бояркин А.И. Реализация принципа преемственности понятийного аппарата курса физики и основных понятий технических дисциплин.// Психолого-педагогические проблемы повышения качества подготовки курсантов и пути их решения. Сборник материалов межвузовской научно-методической конференции. - Челябинск: Изд-во ЧВАИ, 2002.
3. Годник С.М. Проблемы изучения преемственности высшей и средней школы // Сов. педагогика, 1980, № 9.
4. Дидактика средней школы: Некоторые проблемы современной дидактики / Под ред. М.Н. Скаткина. - 2-е изд. - М.: Просвещение, 1982.
5. Драпкин М.А. Формирование у студентов обобщенной структуры деятельности по решению задач с помощью программированного пособия (на материале количественных задач по курсу общей физики высшего военного инженерного училища): Дисс... канд. пед. наук. - Челябинск, 1987.
6. Петров А.В. Развивающее обучение. - Челябинск: Изд. ЧГПУ «Факел», 1997.
7. Приказ МВД № 22 от 14.01.2005 г. Об утверждении Положения об организации деятельности военного образовательного учреждения высшего профессионального образования внутренних войск Министерства внутренних дел Российской Федерации.
8. Усова А.В. О статусе принципов дидактики// Принципы обучения в современной педагогической теории и практике: Меж-вуз. сб. науч. тр. - Челябинск: ЧГПИ, 1985.
9. Усова А.В. Методология научных исследований: Курс лекций.- Челябинск: Изд-во ЧГПУ, 2004.
10. Усова А.В. Теория и методика обучения физике. Общие вопросы: Курс лекций.- Санкт-Петербург: Изд-во «Медуза», 2002.
11. Черкасов В.А. Оптимизация методов и приемов обучения в общеобразовательной школе. - Иркутск: Изд-во Иркутского ун-та, 1985.
