CC BY
59
Гефан Григорий Давыдович, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Математика» ИрГУПС, тел.: 89086615484, 638354, e-mail: grigef@rambler.ru
Кузьмин Олег Викторович, доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой теории вероятностей и дискретной математики ИГУ, тел: 89025604133, e-mail: quzminov@mail.ru
Gefan Grigory Davydovich, candidate of physical and mathematical sciences, associate professor, department of mathematics, Irkutsk State Railway University, тек: 89086615484, 638354, e-mail: grigef@rambler.ru
Kuzmin Oleg Victorovich, doctor of physical and mathematical sciences, professor, head of the department of theory of probability and discrete mathematics, Irkutsk State University, тек 89025604133, e-mail: quzminov@mail.ru
УДК 378:53
© А.Б. Дамбуева, Л.В. Скокова
Формирование профессиональной компетентности физиков в системе «школа-вуз»
на основе отбора содержания обучения
В данной статье раскрыто содержание обучения физике для формирования профессиональной компетентности физиков в системе «школа-вуз».
Ключевые слова: профессиональная компетентность, компетенции, содержание обучения, физика.
A.B. Dambueva, L.V Skokova
Formation of professional competence of physicists in the system «school-university» on the basis of learning content selection
In this article the content of teaching physics for formation of professional competence of physicists in the system "school-university" has been revealed.
Keywords: professional competence, competence, learning content, physics.
Важнейшей задачей формирования системы непрерывного образования «школа-вуз» является углубление знаний абитуриентов по профильным дисциплинам и адаптация к вузовским требованиям.
Первой ступенью подготовки профессиональных кадров для региона является школа. Однако данные о результатах ЕГЭ по физике по республике за последние три года свидетельствуют о снижении среднего балла с 51,4 в 2010 г. до 48,3 в 2012 г. на фоне увеличения количества неудовлетворительных оценок с 2,9 % в 2010 г. до 10,3% в 2012 г. Это, в частности, является следствием демографического кризиса, отсутствия интереса к изучению технических дисциплин, низкого уровня преподавания физики в средней школе, нехватки квалифицированных кадров, плохой экспериментальной базы.
Многие выпускники не готовы к усвоению новой информации, не умеют отвечать на вопросы, объяснять наблюдаемые явления, работать с приборами, не знают фундаментальных физических законов. В связи с этим возрастает роль учителя, который должен создать условия для развития творчества, познавательных интересов, интеллектуальных способностей учащихся, опираясь на гуманизацию, дифференциацию
и индивидуализацию обучения.
Учебный материал по физике имеет следующую структуру: 1) изучение теоретического материала; 2) применение физических законов к решению задач; 3) овладение методикой постановки эксперимента и методами математической обработки полученных результатов.
Содержание обучения физике для формирования профессиональной компетентности физиков в системе «школа-вуз» должно быть представлено в виде взаимосвязанных блоков, обеспечивающих переход от одной образовательной ступени к другой при условии подтверждения соответствующего уровня компетентности.
Авторы выделяют три уровня формирования содержания образования: общее теоретическое представление, реализуемое в виде учебного плана; учебный предмет - в виде учебной программы по предмету; учебный материал, представленный в учебных пособиях, задачниках и других дидактических материалах.
На каждом уровне содержание образования регламентируется целями, при этом цели обучения на каждом уровне взаимосвязаны.
Цели общего образования обусловлены потребностями общества на современном этапе его развития и следуют из социального заказа шко-
ле. В качестве глобальной цели в современной ситуации выделяют всестороннее и гармоничное развитие личности человека, обладающего глубокими и прочными знаниями, умением самостоятельно пополнять их и применять на практике, научным мировоззрением, готового к труду и общественной деятельности, сознательному выбору профессии.
Для эффективного формирования профессиональной компетентности физиков необходимо провести отбор содержания обучения, удовлетворяющего следующим критериям:
- соответствие целям обучения: содержание курса должно обеспечить формирование научного мировоззрения, выработать способность самостоятельно ставить и решать профессиональные задачи;
- единство содержания обучения: содержание отдельных учебных модулей в совокупности должно обеспечить формирование целостной научной картины, служащей основой его последующей деятельности;
- преемственность: отсутствие дублирования информации и высвобождение ресурсов учебного процесса;
- дидактическая изоморфность: основные структурные элементы и смысловые единицы включены в учебную дисциплину дидактически переосмысленными. Предполагается, что при отборе содержания обеспечивается выполнение принципов научности и доступности, систематичности и последовательности, прочности, связи теории и практики;
- минимизация: необходимость отбора минимума информации;
- учет средств обучения: при определении содержания обучения необходимо следить за изменениями в средствах обучения, в том числе наличие учебников, учебных пособий и компьютерных средств [1].
Учитывая, что выпускники профильных классов поступают в вузы физико-математического направления, их следует знакомить со специфическими физическими методами познания, с применением аппарата высшей математики к решению физических задач, формировать у них исследовательские экспериментальные умения.
В ГОСТе по физике цели обучения, выраженные через требования к уровню подготовки учащихся, формулируются в виде конкретных умений.
Ниже в качестве примера приведен фрагмент требований к подготовке учащихся основной школы по содержанию темы «энергия».
Учащиеся, окончившие основную школу,
должны:
- указывать изменения и преобразования энергии, использовать закон сохранения энергии при анализе свободного падения тел, движения тела при наличии трения, колебаний пружинного и математического маятников, нагревания проводников электрическим током, плавления и испарения;
- называть преобразования энергии двигателями внутреннего сгорания, электродвигателями, электронагревательными приборами;
- указывать направление теплопередачи, сравнивая температуры тел;
- знать смысл числового значения КПД и что КПД тепловых двигателей не может быть больше или равен 100%;
- приводить примеры экологических последствий работы двигателей внутреннего сгорания, тепловых, атомных и гидроэлектростанций;
- рассчитывать кинетическую энергию тела; потенциальную энергию взаимодействия тела с Землей; энергию, поглощаемую (выделяемую) при нагревании (охлаждении) тел, при плавлении (отвердевании) и кипении (конденсации); энергию, выделяющуюся в проводнике при прохождении по нему электрического тока;
- определять по графикам изменение температуры тела со временем, характер тепловых процессов: нагревание и охлаждение, плавление, кипение и др.
Одним из основных принципов, лежащих в основе подготовки физиков, является системность, предполагающая нацеленность всего процесса на решение конкретных научно-исследовательских проблем и формирование в соответствии с этим новых учебных планов и программ, тесно связанных между собой ради достижения поставленной цели.
Принцип системности распространяется как на обучение в целом, так и на каждое отдельное занятие. В дидактике систематичность понимается как последовательность и логическая связь в изучении материала.
Законы, принципы, правила в содержании предмета обучения выполняют функцию объединения понятий в определенную систему, приобретающую познавательный и практический смысл.
На формирование ключевых компетенций учащихся при использовании возможностей вариативной части базисного учебного плана большое влияние оказывает содержание образования, которое выступает одним из основных средств и факторов учебно-познавательной деятельности школьников.
Традиционная система образования ориентирована преимущественно на обязательный минимум содержания, представленный в государственном образовательном стандарте. Вариативная часть базисного учебного плана позволяет расширить содержание основного курса физики с целью эффективного формирования у школьников ключевых компетенций.
Возникает вопрос, каким должно быть содержание образования, ориентированное на формирование ключевых компетенций? «Такое образование, по-видимому, напоминает тренинг, в ходе которого отрабатываются соответствующие умения, а вот собственно предметное содержание в большинстве случаев имеет здесь второстепенное значение. Оно скорее играет роль среды, в которой моделируется деятельность, сама имеющая надпредметный характер» [2].
Одной из основных целей школьного образования, в том числе физического, является формирование у учащихся глубоких и прочных знаний. В объяснительной записке к программе по физике для общеобразовательной школы эта задача называется среди других и формулируется как необходимость овладения школьниками знаниями об экспериментальных фактах, понятиях, законах, теориях, методах физической науки, о современной научной картине мира, о широких возможностях применения физических законов в технике и технологии. Таким образом, к элементам физических знаний, которые должны быть усвоены в школе, относятся факты, понятия, законы, теории, физическая картина мира, методы физической науки, применение физических законов в технике.
В программе по физике также определен по каждому классу круг основных вопросов, знание которых необходимо учащимся. К ним относятся:
- физические идеи, опытные факты, понятия, законы, которые учащиеся должны уметь применять для объяснения физических процессов, свойств тел, технических устройств и т.д.;
- приборы и устройства, которыми учащиеся должны уметь пользоваться; физические величины, значение которых они должны уметь определять опытным путем, и др.;
- основные типы задач, формулы, которые учащиеся должны уметь применять при решении вычислительных и графических задач; физические процессы, технические устройства, которые могут являться объектом рассмотрения в качественных задачах.
Важными структурными компонентами клю-
чевых компетенций являются умение и опыт практической деятельности школьников. Компетенции формируются в процессе деятельности человека. В связи с этим немаловажным компонентом методики является организация учебно-познавательной деятельности учащихся. Успешное формирование компетенций во многом зависит от того, что и как будут делать учащиеся, от выбора предложенных им форм и методов
[3].
В ходе обучения физике процесс формирования ключевых компетенций должен продолжаться и за пределами урока в виде экскурсий на производство, научно-практических конференций, элективных и факультативных курсов по прикладной физике, домашних экспериментов, демонстрации кино- и видеофильмов с физико-техническим содержанием, организации самостоятельных наблюдений, конструирования, технических разработок, приобщения учащихся к работе в физико-технических кружках, организации внеклассного чтения популярной научно-технической литературы и выставок такой литературы в школе.
Физико-математическая школа № 56 г. Улан-Удэ, реализуя концепцию непрерывности и преемственности высшего и среднего образования, осуществляет подготовку учащихся, способных к овладению современной наукой совместно с физико-техническим факультетом Бурятского государственного университета (ФТФ БГУ).
Учебное направление представлено совместной организацией и проведением элективных курсов и спецкурсов со школьниками, подготовкой учащихся к научно-практическим конференциям и олимпиадам различных уровней, так как обязательным условием формирования и развития ключевых компетенций учащихся является практическая деятельность [4].
Формирование профессиональной компетентности бакалавра физики на физико-техническом факультете в процессе профессиональной подготовки происходит при изучении цикла профессиональных дисциплин на лекционных и практических занятиях, на занятиях по общему физическому и специальному практикумам, в период прохождения производственной и учебной практик, а также при выполнении самостоятельной работы.
Профессиональный цикл дисциплин по физике составляет вариативную часть ФГОС ВПО по направлению подготовки 011200.62, для которой знания, умения и навыки предметной сферы профессиональной деятельности определяются основными образовательными програм-
мами вуза. В связи с этим преподавателями кафедры общей физико-технического факультета по профилю «физика конденсированного состояния вещества» разработаны авторские спецкурсы, содержащие вопросы о физических свойствах полимеров и стекол, их химическом строении, а также широко использующие понятия и методы молекулярной физики, термодинамики и статистической физики, а также физической химии.
Введение спецкурсов в учебный процесс создает благоприятные возможности для развития
профессиональной компетентности студентов, т.к. деятельность на спецкурсах содержит элементы будущей профессиональной деятельности: самостоятельный перенос ранее усвоенных знаний и умений в новую ситуацию, использование этих знаний в практической и экспериментальной деятельности; видение новой проблемы в знакомой ситуации; самостоятельное комбинирование известных способов деятельности в новые; нахождение различных решений проблемных ситуаций; установление связи между различными явлениями [5].
Таблица 1
Дисциплины профессионального цикла вариативной части рабочего учебного плана физиков
№ Дисциплины Семестр Количество часов
1 Введение в физику 1 144
2 Физические основы компьютера 2 108
3 Астрофизика 8 144
4 Физика плазмы 6 144
5 Компьютерное моделирование физико-химических процессов 4 144
6 Физические основы электроники 8 144
7 Физика сплошных сред 8 72
8 Физика некристаллических твердых тел 8 72
9 Введение в физику твердого тела 5 144
10 Молекулярная акустика 7 108
11 Физические методы исследования материи 7 144
12 Практическая радиотехника 7 108
13 Физика квантовых жидкостей 8 144
14 Моделирование физико-химических процессов 8 72
Таблица 2
Темы лекций и практических занятий по спецкурсу «Физика некристаллических твердых тел»
№ п/п Название тем Количество часов Всего часов
лекции практ. СРС
1 Классификация некристаллических твердых тел. Определения и общие понятия Необходимые сведения из физики кристаллов. Точечные дефекты в реальных кристаллах. Дырки-вакансии. Самодиффузия и диффузия.. 6 3 8 17
2 Потенциал межатомного взаимодействия. Микроскопическая теория теплового расширения твердых тел. Ангармонические эффекты. Уравнение состояния твердого тела. Соотношение Ми-Грюнайзена. Параметр Грюнайзена. Внутреннее давление. 5 3 10 18
3 Дырочная модель жидкостей и ее приложение к переходу жидкость-стекло. Вязкое течение стеклообразующих расплавов. Теория свободного объема. Активационная теория. 5 3 8 16
4 Термодинамическая теория стеклования. Теория свободного объема. Релаксационная теория стеклования. Противоречия между свободнообъ-емной теорией и рядом экспериментальных данных. Новый подход к интерпретации флуктуационного свободного объема жидкостей и стекол 6 3 10 19
5 Упругая деформация твердых тел. Одноосное растяжение. Всестороннее сжатие. Сдвиг. Упругие постоянные и связь между ними. О линейной корреляции между модулем упругости и температурой стеклования аморфных полимеров и неорганических стекол. 8 3 10 21
6 Кинетическая теория разрушения твердых тел. Прочность аморфных полимеров и стекол. Сверхпрочные силикатные стекла. Долговечность. Предел прочности. 6 3 8 17
Итого 36 18 54 108
Важное место в профессиональной практической подготовке физиков, формировании у них навыков экспериментальных исследований занимают лабораторные практикумы. Они позволяют углубить представления о современной физической картине мира, научить экспериментальным научным методам познания законов окружающего мира и моделей современной физики с целью развития у студентов физического мышления и выработки физического мировоззрения.
Так, например, при изучении экспериментальных методов исследования некристаллических твердых тел студенты знакомятся с принципом работы дилатометра, вискозиметра, микротвердомера, ультразвуковой установки, определяют упругие постоянные по данным о скоростях ультразвука. Во время практических занятий широко используются графические методы при определении параметров уравнения Френкеля для вязкости стекол и аморфных полимеров, а также параметров уравнения Вильямса-Ландела-Ферри для вязкости стеклообразующих расплавов в области стеклования [6].
Таким образом, процесс изучения профильных дисциплин связан с освоением таких профессиональных компетенций, как способность пользоваться современными методами обработки, анализа, синтеза научной информации, понимать и излагать получаемую информацию и т.д.
В процессе формирования профессиональной компетентности студентов на занятиях применяются объяснительно-иллюстративные, проблемно-поисковые, исследовательские, проектные методы, а также интерактивные, компьютерные, мультимедийные технологии.
Важная роль отводится и самостоятельной работе студентов (СРС), которая углубляет и расширяет знания, развивает интерес к познавательной деятельности. Поэтому необходимо грамотно организовать СРС, т.к освоение студентами компетенций, связанных с развитием творческих способностей, базируется на формировании у них познавательной самостоятельности [7]. Отчет по самостоятельной работе проводится в форме собеседования, коллоквиума, выступлений на занятиях.
В соответствии с выбранным профилем студенты проходят учебную и производственную практики в лабораториях кафедры общей физики БГУ, физики некристаллических твердых тел, Институте физического материаловедения БНЦ СО РАН. Безусловно, это является первым шагом к осуществлению связи теории с практикой, проявлению способности студента действовать за пределами учебных ситуаций, самореализации личности.
На первом и втором курсах на прохождение учебной практики отводится по 2 недели, на третьем и четвертом - по 4 недели. В этот период обучения появляется возможность соотнесения результатов освоения студентами основной образовательной программы с качеством приобретаемых компетенций.
После прохождения практики студенты сдают дневник с указанием характера ежедневных работ, отчет с результатами выполнения индивидуального задания, отзыв руководителя практики с оценкой его теоретической подготовки, способностей, дисциплинированности, заинтересованности в получении знаний и навыков.
Успешное прохождение практики позволяет решить важные педагогические и профессиональные задачи: определяется динамика учебно-познавательной деятельности, стимулируется учебная мотивация, поощряется активность и самостоятельность студентов, появляются дополнительные условия для проявления самообразования, развиваются навыки рефлексивной и оценочной деятельности, логика мышления, формируются профессиональные навыки, умение анализировать, обобщать, систематизировать, классифицировать информацию [8].
Таким образом, формирование профессиональной компетентности физиков в системе «школа-вуз» будет более эффективным, если обеспечены содержательная, методологическая и методическая преемственность системы профессионального образования, разработаны и внедрены в учебный процесс профильные спецкурсы, применены педагогические средства, интегрирующие новые информационные и традиционные образовательные технологии.
Кибирев В.В. О преподавании факультативного курса по комбинаторике, теории вероятностей и математической статистике в основной школе
Литература
1. Иринчеев А. А. Развитие профессиональной компетентности будущих учителей: автореф. ... канд. пед. наук. - Улан-Удэ, 2012. - 29 с.
2. Пентин А.Ю. Компетентностный подход и современные учебники: можно ли совместить почти несовместимое? // Директор школы. - 2007. - № 1. - С. 62-68.
3. Мерзлякова О.П., Зуев П.В. Формирование ключевых компетенций учащихся в процессе обучения физике в школе. -Екатеринбург, 2009. - 100 с.
4. Дамбуева А.Б. Компетентностный подход в подготовке бакалавров физики в системе высшего профессионального образования // Вестник Бурят. гос. ун-та. - 2013. - №1. - С. 168-173.
5. Дамбуева А.Б., Скокова Л.В. Педагогические условия непрерывного формирования профессиональной компетентности будущих физиков в процессе взаимодействия школы и вуза // Профильная школа. - 2013. - №3. - С. 12-16.
6. Сандитов Д.С., Бартенев Г.М. Физические свойства неупорядоченных структур. - Новосибирск: Наука, 1982. - 259 с.
7. Ерофеева Г.В., Склярова Е.А. Профессиональная подготовка выпускника технического вуза по направлению «Физика» // Вестник ТГПУ. - 2012. - №5. - С. 82-86.
8. Дамбуева А.Б. Формирование исследовательских умений студентов-физиков как условие развития их профессиональной компетентности // Вестник КГПУ. - 2012. - №3. - С. 59-64.
Дамбуева Альбина Борисовна, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры общей физики Бурятского государственного университета. Тел. (3012) 211300; e-mail: abain76@list.ru
Скокова Людмила Вениаминовна, кандидат педагогических наук, старший преподаватель кафедры общей физики Бурятского государственного университета. Тел. (3012) 282417; e-mail: lud_ven@mail.ru
Dambueva Albina Borisovna, candidate of physical and mathematical sciences, associate professor, department of general physics, Buryat State University. Те! (3012) 211300; e-mail: abain76@list.ru
Skokova Lyudmila Vеniaminovna, candidate of pedagogical sciences, senior lecturer, department of general physics, Buryat State University. Те!. (3012) 282417; e-mail: lud_ven@mail.ru
УДК 519.2
© В.В. Кибирев
О преподавании факультативного курса по комбинаторике, теории вероятностей и математической статистике в основной школе
В данной статье рассматриваются некоторые особенности преподавания факультативного курса по теории вероятностей и математической статистике в основной школе, указываются цели и задачи этого курса.
Ключевые слова: размещения, перестановки, сочетания, вероятность, выборочное среднее, мода, медиана.
В.В. Кибирев
On teaching the elective course on combinatorics, theory of probability and mathematical statistics at basic school
In this article some features of teaching the elective course on the theory of probability and mathematical statistics at basic school are considered, the aims and objectives of this course are specified.
Keywords: placements, permutations, combinations, probability, the sample mean, mode, median.
Один из важнейших аспектов модернизации содержания математического образования состоит во включении в школьные программы элементов статистики и теории вероятностей. Это обусловлено ролью, которую играют вероятностно-статистические знания в общеобразовательной подготовке современного человека. Без минимальной вероятностно-статистической грамотности трудно адекватно реагировать на социальную, политическую, экономическую информацию и принимать на ее основе обоснованные решения. Современные физика, химия,
биология, весь комплекс социально-экономических наук построены и развиваются на вероятностно-статистической базе, и без соответствующей подготовки невозможно полноценное изучение этих дисциплин уже в средней школе.
Разделы комбинаторики, статистики и теории вероятностей в основной и старшей школе стали обязательными после утверждения федерального компонента государственного стандарта общего образования в основной школе с 2003/2004 учебного года. При этом предлагалась ориентироваться на следующее содержание:
