CC BY
13
Сведение об авторах:
Калугина Елизавета Владимировна,
кандидат педагогических наук, доцент кафедры английского языка, Южно-Уральский государственный гуманитарно-педагогический университет,
г. Челябинск, Российская Федерация. &mail: [email protected]
Столбова Елена Александровна,
кандидат педагогических наук, старший преподаватель кафедры социальной работы, педагогики и психологии, Южно-Уральский государственный гуманитарно-педагогический университет, г. Челябинск, Российская Федерация. &mail: [email protected]
Цилицкий Виталий Сергеевич,
аспирант кафедры педагогики и психологии,
Южно-Уральский государственный гуманитарно-педагогический университет, г. Челябинск, Российская Федерация. &mail: [email protected]
Information about the authors: Kalugina Elizaveta Vladimirovna,
Candidate of Science (Education), Associate Professor, Department of Foreign Languages, South Ural State Humanitarian Pedagogical University, Chelyabinsk, Russia. E-mail: [email protected]
Stolbova Elena Alexandrovna,
Candidate of Science (Education),
Senior Lecturer, Department of Social Work,
Pedagogy and Psychology,
South Ural State Humanitarian
Pedagogical University,
Chelyabinsk, Russia.
E-mail: [email protected]
Tsilitsky Vitaly Sergeyevich,
Postgraduate,
Department of Pedagogy
and Psychology,
South Ural State Humanitarian
Pedagogical University,
Chelyabinsk, Russia.
E-mail: [email protected]
УДК 378 ББК 74.480.2
М. Ф. Каримов, Н. С. Сайниев
этапы моделирования студентами высшей школы физических объектов, процессов и явлений
Выделены этапы математического моделирования студентами высших учебных заведений физических объектов, процессов и явлений в традиционном и компьютерном вариантах. Приведены эвристические вопросы, ориентирующие студентов на преодоление этапов математического моделирования фрагментов физической действительности. Отмечено положительное влияние математического моделирования физических объектов, процессов и явлений на развитие интеллектуального и творческого потенциала студентов высшей школы.
Ключевые слова: математическое моделирование действительности, эвристические вопросы, интеллектуальный и творческий потенциал.
a
о ф
т s
со
s -&
Ъ с; о ¡£
3 >s <и 3 о .0 m
и ф ^
Ч Ф о к
I m
¡8 ¡= °
!= is
ЗЁ п Ф го
¿то
О о
M.F. Karimov, N.S. Sayniev
stages of physical objects, processes and phenomena modeling performed
by higher education students
The article defines stages of mathematical modeling of physical objects, processes and phenomena performed by students of higher educational institutions in traditional and computer versions. Heuristic issues directing students to overcome all stages of mathematical modeling of the fragments of physical reality are given. The authors notice the positive influence of mathematical modeling of physical objects, processes and phenomena on the development of intellectual and creative potential of higher education students.
Key words: mathematical modeling of reality, heuristic questions, intellectual and creative potential.
ro О
0
1
CO
о
Одной из основных задач дидактики высшей профессиональной школы является сближение сфер учебного и научного познания и преобразования действительности в деятельности студентов, обучающихся в высших учебных заведениях.
На наш взгляд, систематическое и регулярное использование метода математического моделирования объектов, процессов и явлений фрагментов природной и технологической действительности в учебной и научной деятельности студентов высшей школы способствует успешному решению выделенной дидактической задачи [4].
Основными этапами - элементами математического моделирования физических объектов, процессов и явлений -выделяются постановка учебной или научной задачи, построение статической или динамической модели, разработка и исполнение аналитического или численного алгоритма, анализ результатов и формулировка выводов, возврат к предыдущим этапам при неудовлетворительном решении физико-математической задачи [2].
Выделяя дидактическую важность математического моделирования студентами фрагментов физической действительности, мы исходим из того, что особенностями учебного процесса, проектируемого и реализуемого в высшей профессиональной школе, отличающими его от процесса обучения учащихся в средней общеобразовательной школе,
являются: 1) высшая школа ориентирована на изучение и развитие студентами современных достижений естественно-математических, технических и социально-гуманитарных наук, а не только основ наук, заключенных в дидактически переработанных учебных задачах средней общеобразовательной школы; 2) основной субъект управления педагогической системы высшего учебного заведения - преподаватель - ученый, решивший не одну научную задачу, систематически и регулярно применяет метод информационного, в том числе и математического, моделирования действительности как в собственной преподавательской, так и в научно-исследовательской деятельности; 3) в высшей профессиональной школе происходит превращение молодого человека - студента - из объекта обучения и воспитания в субъект научно-исследовательской деятельности путем регулярной постановки и решения сначала вузовских учебных, затем исследовательских и научных задач.
В этой связи приведем определения понятий «учебная задача», «исследовательская задача» и «научная задача».
Учебная задача - это задача, в ходе решения которой обучаемый (школьник, студент или аспирант) усваивает новые для себя модели и/или алгоритмы, решенных ранее творческими представителями человечества задач, включенных в настоящее время в содержание школьного, вузовского или послевузовского образования.
Исследовательская задача - это задача, в ходе решения которой субъект познания и преобразования действительности уточняет и/или дополняет известные модели и/или алгоритмы решения задач с целью повышения эффективности организуемых и/или осуществляемых человеком материальных и/или духовных процессов.
Научная задача - это задача, при постановке и решении которой начинающий или опытный исследователь действительности строит и/или разрабатывает неизвестные человечеству новые модели и/или алгоритмы решения задач с целью описания, объяснения и/ или предсказания естественных и/или искусственных объектов, процессов или явлений окружающего людей природного, технического или социального мира.
Постановка и решение учебных задач по физике в традиционном варианте на бумаге тетрадного листа с авторучкой в руке обучаемого нами со студентами физико-математического или инженерно-технологического факультета высшего учебного заведения посредством математического моделирования объектов, процессов и явлений, рассматриваемых в таких разделах физики, как механика, термодинамика, молекулярная физика, электричество, магнетизм, электромагнетизм, оптика, атомная физика, ядерная физика, физика элементарных частиц.
При демонстрации студентам высшей профессиональной школы естественно-математического и технического направлений особенностей постановки и решения учебных задач по физике преподавателям-ученым следует напомнить о том, что впервые математизацию в физике осуществил выдающийся английский ученый Исаак Ньютон (1643, Вулстроп - 1727, Лондон) после написания им гениального научного труда «Математические начала натуральной философии» [5] и создания дифференциального и интегрального исчисления -первых разделов высшей математики.
Первый этап учебного математического моделирования механического, термодинамического, молекулярного,
электрического, магнитного, электромагнитного, оптического, квантовомеха-нического, атомного или ядерного объекта, процесса или явления - постановка соответствующей учебной задачи по физике сопровождается ответами студентов под руководством преподавателя на такие эвристические вопросы, как «Что дано?», «Что неизвестно или требуется найти?» или «Что представляет собой исследуемый или преобразуемый физический объект, процесс или явление?».
Второй этап решения учебной, исследовательской или научной физической задачи, связанный с построением творчески целеустремленными, интеллектуально инициативными и научно-компетентными студентами высшей школы математической модели изучаемого фрагмента физической или технологической действительности имеет методологическую основу, ярко выраженную в 1945 году пионерами кибернетики Ар-туро Розенблют (1900, Сьюдад-Герреро -1970, Мехико) и Норбертом Винером (1894, Колумбия - 1964, Стокгольм) в научной статье «Роль моделей в науке» [6], в которой цель и результат научного исследования выделены как понимание и контроль над фрагментом Вселенной, рассмотрено построение идеальных и материальных моделей посредством логического приема абстракции и обоснована необходимость использования моделирования действительности в естественно-математических, технических и социально-гуманитарных науках.
Используемая студентами высшей школы при построении математических моделей объектов, процессов или явлений природы или технологий на уровне системно-структурно-функциональной [4], статистической или синергетиче-ской методологии познания и преобразования фрагментов физической действительности совокупность эвристик сводится к таким вопросам, как «Как выделить математическую зависимость между заданными условиями формального или материального характера и теоретически или практически выраженными требованиями задачи, известными и искомыми величинами?», «Опубликовано
а
о ф
т ^
со
Ъ ^
о ¡£
3
>:! ф
3
о
-О
са
и ф ^
Ч Ф о к
I ш
¡8
с ° 1=
1115
п Ф го
¿то
О о
ей ф
го
0
С)
1
со о
го
ли математическое решение подобной физической теоретической, экспериментальной или производственной задачи в традиционных или телекоммуникационных изданиях научно-технической информации?» или «Решалась ли рассматриваемая учебная, исследовательская или научная задача с помощью известных положений математики или достоверных математических моделей изучаемой предметной области материального мира?».
Третий этап решения учебной, исследовательской или научной задачи по физике, выделяемый как разработка алгоритма или порядка достижения поставленной цели, может быть успешен благодаря эффективности математики как интеллектуального инструмента познания и преобразования физической действительности, отмеченной основоположником математической теории симметрии в квантовой физике и лауреатом Нобелевской премии по физике Юджином Вигнером (1902, Будапешт - 1995, Принстон) в своей научной работе «Непостижимая эффективность математики в естественных науках», выделившим полезное для студентов высшей школы методологическое положение познания реальности о том, что математические представления проявляются с неожиданной стороны и способствуют удачному и точному описанию явлений [7].
Четвертый этап решения ряда учебных и большинства исследовательских и научных задач по физике посредством моделирования объектов, процессов или явлений природы и технологий на основе положений и методов элементарной и высшей математики в настоящее время выполняется исполнением алгоритма решения задачи с помощью компьютерных технологий [1].
В этой связи ряд эвристических вопросов, направляющий успешную реализацию алгоритмов решения учебных, исследовательских и научных задач студентами высшей школы в среде компьютерных и телекоммуникационных технологий, включает такие элементы, как «Требуется ли новая информационная технология для быстрого выполнения
алгоритма решения выделенной задачи?», «Возможно ли усовершенствование разработанной на основе решения рассматриваемой задачи технологии с помощью функциональных возможностей компьютерных технологий?» или «Изменяя какой параметр компьютерного исполнения алгоритма решения рассматриваемой задачи, можно обосновать оптимальность выбранного учебного, исследовательского или научного метода познания или преобразования природной или технической действительности?».
Пятый этап решения учебных, исследовательских и научных задач по физике методом математического моделирования фрагментов природной или технической действительности, осуществленный студентами высшей школы, заключенный в анализе результатов решения задачи и формулировке соответствующих выводов, основан на приемах формальной и диалектической логики, на сопоставлении теории с экспериментом и на обращении к доводам здравого смысла.
Корректируемая преподавателями-учеными и осуществляемая студентами естественно-математических или технических факультетов высшей школы эвристика ориентирована на повышение уровня достоверности анализа результатов решения учебной, исследовательской или научной задачи и формулировки соответствующих выводов, и содержит такие вопросы, как «Можно ли проверить правильность полученного решения задачи познания или преобразования природной или технической действительности средствами практики, основанными на достижениях материальных технологий, положениями логики и эстетики, связанными с современными информационными технологиями?», «Осуществим ли системно-структурно-функциональный анализ при оценке правильности всех этапов решения выделенной учебной, исследовательской или научной задачи?» или «Каковы конкретные элементы качественной или количественной методики проверки уровня достоверности конечного результата аналитического или численного решения рассматриваемой задачи?».
Накопленный нами тридцатилетний дидактический опыт обучения студентов ряда высших учебных заведений Урала математике и физике свидетельствует о том, что основными условиями успешного математического моделирования студентами высшей школы физических объектов, процессов и явлений выделяются:
1. Наличие у обучающихся в высших учебных заведениях достоверных знаний по истории возникновения, становления и развития областей физических и математических научных дисциплин.
2. Владение студентами высшей школы положениями основных и специальных разделов и методами классической, неклассической и постнеклассической физической науки.
3. Освоение начинающими в вузовских аудиториях, кабинетах и лабораториях исследование природной и технической действительности аналитических и численных методов современной математической науки.
Анализ и обобщение приведенного выше материала позволяют сформулировать вывод о том, что творчески целеустремленные, интеллектуально инициативные и научно компетентные студенты высшей школы успешно ставят и решают учебные, исследовательские и научные задачи, связанные с математическим моделированием физических объектов, процессов и явлений, при постоянном совершенствовании ими собственных знаний, умений и навыков по истории науки, теории и методике современных физики и математики.
Библиографический список
1. Каримов, М.Ф. Биолого-химико-физико-математическое моделирование фрагментов действительности студентами высшей школы [Текст] / М.Ф. Каримов, А.Б. Латыпов, А.А. Аскарова / / Вестник Челябинского государственного педагогического университета. - 2014. - № 9-1. - С. 123-130.
2. Каримов, М.Ф. Информационные моделирование и технологии в научном познании школьниками действительности [Текст] / М.Ф. Каримов // Наука и школа. - 2006. - № 3. - С. 34-37.
3. Каримов, М.Ф. Роль классического университета в подготовке будущих учителей-исследователей [Текст] / М.Ф. Каримов // Вестник Московского университета. - Серия 20. Педагогическое образование. - 2006. - № 1. - С. 37-42.
4. Bertalanfy L. von General system theory - a critical review. General Systems, 1962. - Vol. 8. - P. 1-20.
5. Newtoni I. Philosophiae naturalis principia mathematica. Londoni: Jussu Societatis Regiae ac Typis Josephi Streater, 1687. - 510 p.
6. Rosenblueth A., Wiener N. The role of models in science. Philosophy of Science, 1945. Vol. 12. P. 316-321.
7. Wigner E.P. The Unreasonable Effectiveness of Mathematics in the Natural Sciences. Communications in Pure and Applied Mathematics, 1960. Vol. 13. No. 1. P. 1-14.
Referents
1. Karimov M.F., Latypov A.B., Askarova A.A. Biological-chemical-physical and mathematical modeling of fragments of reality by students of higher education. Vestnik Chelyabinskogo gosudarstvennogo pedagogichesko-go universiteta, 2014. No. 9-1. P. 123-130. [in Russian].
2. Karimov M.F. Information modeling and technologies in scientific knowledge validity by learners. Nauka i shkola, 2006. No. 3. P. 34-37. [in Russian].
3. Karimov M.F. The role of a classical university in preparing future teachers-researchers. Vestnik Mosk-ovskogo universiteta. Seriya 20. Pedagogicheskoye obrazovaniye, 2006. No. 1. P. 37-42. [in Russian].
4. Bertalanfy L. von General system theory - a critical review. General Systems, 1962. Vol. 8. P. 1-20. [in English].
5. Newtoni I. Philosophiae naturalis principia mathematica. Londoni: Jussu Societatis Regiae ac Typis Jose-phi Streater, 1687. P. 510. [in English].
6. Rosenblueth A., Wiener N. The role of models in science. Philosophy of Science, 1945. Vol. 12. P. 316321. [in English].
7. Wigner E.P. The Unreasonable Effectiveness of Mathematics in the Natural Sciences. Communications in Pure and Applied Mathematics, 1960. Vol. 13. No. 1. P. 1-14. [in English].
Сведения об авторах: Каримов марат фаритович,
кандидат физико-математических наук, доцент, доцент кафедры физики, Бирский филиал Башкирского государственного университета, г. Бирск, Российская Федерация. E-mail: [email protected]
Information about the authors: Karimov Marat Faritovich,
Associate Professor, Department of Physics, Birsk Branch of Bashkir State University, Birsk, Russia.
E-mail: [email protected]
Сайниев николай Сайнашевич,
кандидат педагогических наук, доцент кафедры технологического образования,
Бирский филиал Башкирского государственного университета, г. Бирск, Российская Федерация. &mail: [email protected]
Sayniev Nikolay Saynashevich,
Associate Professor, Department of Technology, Birsk Branch of Bashkir State University, Birsk, Russia.
E-mail: [email protected]
x
УДК 378 ББК 74.480.26
Н.С. Касаткина, Е.Ю. Немудрая, Н.С. Шкитина, М.В. Циулина
школьный семинар в системе профессионально-педагогической подготовки будущего учителя
В статье описан опыт проведения школьного семинара при изучении курса «Педагогика». Представлены примеры заданий, описаны этапы работы по освоению теоретических понятий, актуализации их на практике.
Ключевые слова: семинар, школьный семинар, процесс профессиональной подготовки педагога, процесс обучения, метод обучения, средство обучения, форма обучения, проблемное обучение.
N.S. Kasatkina, E.Yu. Nemudraya, N.S. Shkitina, M.V. Tsiulina
school seminar in the system of future teacher professional pedagogical training
The experience of organizing school seminar in the course «Pedagogy» is described in the article. There authors give some examples of tasks given at the seminar, the stages of teaching aimed at mastering theoretical notions and their practical usage.
Key words: seminar, school seminar, future teacher professional training process, teaching process, teaching method, teaching means, teaching form, problem teaching.
