ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ КАК СРЕДСТВО РЕАЛИЗАЦИИ ПРАКТИКО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ПОДХОДА В ПРЕПОДАВАНИИ ФИЗИКИ В ВУЗЕ Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

МИДиС: ИННОВАЦИОННЫМ ВЗГЛЯД

НА ОБРАЗОВАНИЕ

DOI 10.7442/2071-9620-2022-14-1-83-91

УДК 378.147 + 53 ББК 74.484.4 + 22.3

С.А. Кондаков

(Международный Институт Дизайна и Сервиса, г. Челябинск, Россия)

ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ КАК СРЕДСТВО РЕАЛИЗАЦИИ ПРАКТИКО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ПОДХОДА В ПРЕПОДАВАНИИ ФИЗИКИ В ВУЗЕ

В статье рассматривается проблема реализации содержания физического образования, которая связана с тем, что формируемые знания остаются невостребованными, абсолютно оторванными от потребности применять их в реальной действительности. Раскрывается сущность введения в учебный процесс изучения физики лабораторно-практических пособий. Описывается практический опыт внедрения в учебный такого пособия. Делается вывод о том, что лабораторно-практическое пособие способствует реализации в учебном процессе принципа практико-ориентированности, росту показателей успеваемости и формированию общепрофессиональных компетенций личности обучающихся.

Ключевые слова: практико-ориентированная подготовка, компетенция, физика, ла-бораторно-физический пособие.

S.A. Kondakov

(International Institute of Design and Service, Chelyabinsk, Russia)

LABORATORY PRACTICAL AID AS A TOOL TO REALIZE PRACTICE-ORIENTED APPROACH IN TEACHING PHYSICS AT HIGHER SCHOOL

The article deals with the problem of realizing the content of physical education, which is related to the fact that the knowledge being formed remains unclaimed, completely divorced from the need to apply it in reality. The essence of the introduction of laboratory and practical aids into the educational process of studying physics is revealed. One of the examples of a practical task introduced into the educational process to implement this aid is given. It is concluded that laboratory practical aid facilitates the realization of practice orientation principle in the curriculum, increase of the indicators ofperformance andformation of general professional competences of student's personality.

Keywords: practice-oriented training, competence, physics, laboratory-physical aid.

го

ч

о

X

ч

о

с

о

о

I

I

го

ш

о

ср

S

н

I

ф

S

ср

о

о

^

S

н

^

го

ср

d

S

S

J

го

СО

S

ц

го

ф

ср

о

ш

н

о

ч

ф

ср

о

^

го

^

ф

S

ю

о

о ф

о

с СО ^

ф ш

о ^ ш

о S

ф ^

т S

S СО

£ го S -&

ср S

с S

о X I го

СР о 1- ш го ч

го о

ср с

о ф

ю ср

го с

^ ш

ш

0 ^

го ч

1

о

<С О

Современное профессиональное образование должно обеспечивать перспективные потребности развития экономики. Одной из основополагающих ролей для его развития отводится прак-тико-ориентированной деятельности в процессе формирования общепрофессиональных компетенций в высшем профессиональном образовании. Новые стандарты ФГОС высшего образования включают в себя требования как к уровню знаний, так и к уровню воспитанности, развития личности, а также к условиям образования. Кроме того, согласно Федеральному закону от 02.02.2019 № 273-Ф3, «практическая подготовка -форма организации образовательной деятельности при освоении образовательной программы в условиях выполнения обучающимися определенных видов работ, связанных с будущей профессиональной деятельностью и направленных на формирование, закрепление, развитие практических навыков и компетенции по профилю соответствующей образовательной программы» [6].

Однако при реализации содержания дисциплин естественнонаучного цикла, в частности физики, возникают определенные трудности, связанные с необходимостью соотношения его фундаментальности, формированием общепрофессиональных компетенций и реализацией принципа практико-ориен-тированности [2; 4].

В исследованиях и реализации прак-тико-ориентированного образования выделяют несколько направлений: формирование у обучающихся опыта профессиональной деятельности путем погружения в профессиональную среду в ходе производственных практик; формирование у студентов знаний, умений и опыта в процессе реализации технологий и методик моделирования фрагментов будущей профессиональной деятельности; включение в содержание учебных дисциплин контекстной информации [1;8].

Под практико-ориентированным подходом мы понимаем реализацию

прикладного содержания учебных дисциплин посредством совокупности приемов, способов, методов, форм обучения студентов, направленных на формирование практических умений и опыта профессиональной деятельности [3; 5].

Отметим, что одной из главных проблем, требующих пристального внимания в последние годы при преподавании физики, как в общем, так и в высшем профессиональном образовании, является острая нехватка специального оборудования, необходимого для проведения современного лабораторного эксперимента. В связи с этим в целях организации практико-ориентированного обучения, в основном, используют метод моделирования, метод проектов, учебно-исследовательскую деятельность, проблемное обучение [7; 9]. Помимо этого, обязательным требованием для практи-ко-ориентированного обучения является применение реальных практических физических задач и учебного физического эксперимента.

Реализация учебного процесса по физике в рамках ныне действующего образовательного стандарта показала, что совокупность компетенций, необходимых для освоения специалистом, приводит к значительному увеличению роли физического эксперимента, задачами которого можно обозначить:

- формирование способности к самоорганизации и самообразованию;

- формирование способности к использованию основных законов естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности и способности проводить и оценивать результаты измерений;

- формирование готовности изучать и использовать научно-техническую информацию, отечественный и зарубежный опыт по тематике исследований и готовности к обработке результатов экспериментальных исследований.

Решению этих задач способствует физический эксперимент (демонстра-

ционный, фронтальный, лабораторный, экспериментальные задачи), который формирует экспериментальные умения и навыки, способствует развитию интереса к профессиональной деятельности.

В условиях существенного сокращения аудиторной нагрузки по физике учебный процесс по формированию компетенций требует активного применения новых технологий в обучении. В связи с этим возникает и необходимость пересмотра подхода к проведению лабораторных работ в рамках физического лабора-торно-практического пособия.

Рассмотрим структуру разработанного и внедряемого нами пособия. Он

представляет собой учебно-методическое пособие по разделам: «Кинематика», «Динамика», «Неинерционные системы отсчета», «Законы сохранения», «Колебания и волны», «Статистическая механика», «Электрические явления», «Электростатика», «Электрический ток», «Магнитные явления», «Электромагнитная индукция», «Уравнения электромагнитного поля», «Электромагнитные волны». По каждой теме разработаны задания для практических занятий и/или лабораторных работ. Специфика темы занятия и реализация принципа практико-ориентированности определяют соответствующие методы, что отражает табл. 1.

Таблица 1 - Методы проведения лабораторных / практических занятий

№ занятия Тема Методы проведения

1 Определение свободного падения тела Наблюдение, эксперимент в парах или подгруппах, демонстрационный эксперимент

2 Решение ситуационных задач на определение скорости тела, брошенного под углом к горизонту Решение познавательно-практических задач, индивидуальные задания

3 Сравнительный анализ равномерного и равнопеременного движения Решение кейс-задач, групповая дискуссия

4 Применение закона всемирного тяготения Решение ситуационных задач, групповая дискуссия

5 Использование закона классической динамики Решение ситуационных задач, индивидуальные занятия, решение познавательно-практических задач

6 Разработка возможной системы действий и конструкции для определения кинематических величин Индивидуальные и групповые задания, демонстрационный эксперимент

7 Применение закона сохранения импульса для вычисления изменений скоростей тел при их взаимодействии Наблюдение, демонстрационный эксперимент

8 Вычисление работы сил и изменения кинетической энергии тела Индивидуальные и групповые задания

9 Применение законов сохранения энергии Решение познавательно-практических задач, творческие работы

10 Определение скорости движения молекул и их измерение Решение ситуационных и познавательно-практических задач

11 Уравнение теплового баланса Решение ситуационных и познавательно-практических задач

12 Определение влажности воздуха Индивидуальные занятия, демонстрационный эксперимент

го ч

о

X

ч

о

0

1 I

го ш о

I

ф

о

н

^

го

С

го

СО

^

ц

го

ф

О

ш

н

о

ч

ф

О

го

^

ф

^

ю

о

о ф

о

с СО ^

ф со

о ^ т

о

ф

т

^ СО

н

^ го

с

о X I го

о н т го Ч

го о

с

о ф

ю а.

го с

^ со

№ занятия Тема Методы проведения

13 Определение свойств жидкости Индивидуальные занятия, демонстрационный эксперимент

14 Определение свойств твердых тел Индивидуальные занятия, демонстрационный эксперимент

15 Применение Закона Кулона Групповая дискуссия

16 Электроемкость. Конденсаторы Эксперимент в парах или подгруппах

17 Закон Ома для участка цепи без ЭДС. Закон Ома для полной цепи Наблюдение, демонстрационный эксперимент

18 Закон Джоуля-Ленца. Работа и мощность электрического тока Индивидуальные занятия, демонстрационный эксперимент

19 Действие магнитного поля на движущийся заряд Индивидуальные занятия, демонстрационный эксперимент

20 Определение электромагнитной индукции Эксперимент в парах или подгруппах

21 Механические колебания Демонстрационный эксперимент

ш

0 ^

го ч

1

о

<С О

В качестве конкретной демонстрации реализации принципа практико-ориен-тированности представим фрагмент лабораторного занятия по теме «Определение свободного падения тела»

План практического учебного занятия:

1) вспомнить необходимые теоретические знания по данной теме лабораторной работы;

2) провести необходимые лаборатор-но-практические эксперименты, и записать полученные результаты в таблицу измерений;

3) ответить на поставленные вопросы и сделать вывод

Лабораторное оборудование:

- установка Атвуда;

- электромагнит.

Описание устройства и действия прибора

Для выполнения работы используется установка Атвуда

Стальной шарик 1 удерживается намагниченной стальной иглой (или сердечником) 2 электромагнита J, когда по обмоткам элект-ромагнита идет ток. При выключении тока намаг-ниченность иглы (сердечника) исчезает и шарик падает. Одновре-менно автоматически включается электрический секундомер, ведущий отсчет времени падения шари-

ка. При ударе шарика о приемный столик (рычаг датчика НЗ) (см. рис. 2.1 и 2.2, а также рис. 2.4, а, б) цепь секундомера размыкается и отсчет времени прекращается.

Ускорение свободного падения шарика определяется из формулы

/I =

9*'

по результатам прямых измерений высоты h и времени t падения шарика.

Высота h измеряется с помощью сантиметровых шкал, имеющихся на установках, время t — электрическим или электромеха-ническим секундомером с ценой деления 0,01 с.

Ход работы:

Задания для лабораторного занятия:

1. Перечертите в тетрадь данную ниже таблицу 1

№ п/п Время движения 1, с Путь s, м Ускорение свободного падения р = ЗкЛ2 м/с2

1 2 3

2. Установите приемный столик на установке Атвуда на таком расстоянии от нулевой отметки шкалы, чтобы относительная погрешность измерения этого расстояния

была наименьшей. Измерьте время, затрачиваемое шариком на прохождение этого расстояния. Определите приближенное значение ускорения свободного падения.

3. Сделайте необходимые измерения и вычисления. Результаты занесите в таблицу 1.

4. Повторите эксперимент несколько раз. Данные занесите в таблицу

5. Определите среднее значение ускорения свободного падения в работе.

6. Определите отклонение полученного вами значения g от действи-

тельного значения, равного 9,8 м/с (т. е. найдите разность между ними). Вычислите, какую часть (в процентах) составляет эта разность от действительного значения g.

7. Запишите ответ. Сравните полученный результат с табличным, сделайте вывод.

Отметим, что методика проведение данного занятия по представленному плану может варьироваться в зависимости от уровня подготовки группы, степени самостоятельности обучающихся и т.п., что отражает табл .2.

Таблица 2 - Вариативный алгоритм проведения лабораторного занятия по теме «Определение свободного падения тела»

Содержание занятия Применяемые методы Образцы формулировки заданий

Актуализация теоретических знаний по теме Индивидуальные и групповые задания Опишите порядок проведения ...

Описание устройства и действия прибора Атвуда Работа с первоисточниками Опишите устройство и действия прибора.; Продемонстрируйте действия прибора.

Проведение лабораторно-практического эксперимента Демонстрационный эксперимент По результатам демонстрации опята заполните таблицу., рассчитайте., составьте схему.

Формулировка выводов по результатам практического занятия Групповая дискуссия Сформулируйте выводы.

го

ч

о

X

ч

о

с

о

о

I

I

го

ш

о

^

н

I

ф

^

о

о

н

^

го

с

го

СО

^

ц

го

ф

о

со

н

о

ч

ф

о

^

го

^

ф

^

ю

о

о ф

о

с СО ^

ф ш

о ^ со

о

ф

т

^ СО

н

^ го

с

о X I го

о 1- ш го ч

го о

с

о ф

ю

го с

^ ш

В целом, на наш взгляд, применение лабораторно-практического пособия в условиях практико-ориентированного обучения способствует организации самостоятельной исследовательской деятельности студентов (например, в процессе приобретения знаний, связанных с прикладным содержанием физики); применению обучающимися приобретенных знаний для решения познавательных и практических задач в области учебной и профессиональной деятельности; развитию готовности и способности выявлять проблемы в области профессиональной деятельности, а в итоге влияет на каче-

ство результатов учебной деятельности [6]. Сама же реализация принципа прак-тико-ориентированности обеспечивается за счет ряда следующих условий:

- прикладного характера содержания тем;

- содержание тем, включающего оценку явлений и событий;

- анализа различных физических концепций; различных толкований причин и следствий, иных противоречивых сведений или позиций, допускающих различное толкование;

- учебного (теоретического или практического) материала, имею-

щего существенное значение для местного сообщества и связанного с широко обсуждаемыми в обществе вопросами (экологическими, экономическими и т.п.);

- содержания учебного материала, работа с которым осуществляется за пределами учебного заведения (например, на базе предприятий);

- содержания образовательной программы, связанного с формированием компетенций.

В целях исследования степени влияния лабораторно-практического пособия на качество результатов учебной

деятельности по физике нами в 2020-2021 уч. году был проведен педагогический эксперимент.

Базу исследования составили обучающиеся I курса направлению подготовки 09.03.03 Прикладная информатика в количестве 115 человек.

На начальном этапе для определения уровня сформированности существующих знаний по физике во всех группах был проведен срез знаний, форма проведения которого состояла из теста (30 общих вопросов и мини-задач). Градация знаний определялась следующим образом.

Таблица 3 - Критерии оценивания сформированности понятий

критерии оценивания правильно дан ответ на вопрос

86-100% 21 вопрос и выше

68-85% 17-20 вопросов

51-67% 13-19 вопросов

0-50% менее 12 вопросов

ш

0

^

го ч:

1

о <

О

Рис. 1. Результаты проведенного среза знаний на констатирующем этапе эксперимента

Таким образом, можно сделать вывод о том, что первичный уровень сформированных ранее (до изучения дисциплины) знаний по физике во всех группах примерно одинаков.

На втором этапе (сентябрь 2020 г. -июнь 2021 г.) в группе ПИ-123 изучаемый

теоретико-практический материал нами был заменен содержанием лабораторно-практического пособия в большинстве учебных занятий (78 часов) по физике. В группах ПИ-124, ПИ-125, ПИ-126 использовалась традиционная подача материала.

Рис. 2. Результаты проведенного среза знаний на формирующем этапе эксперимента

На основе результатов формирующего этапа эксперимента можно сделать вывод о том, что в группе ПИ-123, где фактически изучение учебного материала по физике проходило только с исполь- 3. зованием лабораторно-практического пособия, качественная успеваемость составляет в среднем на 20% выше по сравнению с группами этого же курса.

Таким образом, итоги проведенного исследования позволяют нам утверждать, что разработанное и внедренное нами лабораторно практическое пособие 4. способствует реализации в учебном процессе принципа практико-ориентирован-ности, росту показателей успеваемости и формированию общепрофессиональных компетенций личности обучающихся. Библиографический список: 5.

1. Ветров Ю.П., Клушина Н.П. Практи-ко-ориентированный подход // Высшее образование в России. - 2002. -№ 6. С. 43-46.

Карпик А. П. Современные концеп- 6. туальные подходы к качеству образования // Актуальные вопросы образования. Современные тенденции повышения качества непрерывного

образования. Междунар. науч.-метод. конф.: сб. материалов в 3 ч. (Новосибирск, 1-5 февраля 2016 г.). - Новосибирск: СГУГиТ, 2016. Ч. 1. - С. 3-4. Клеветова Т.В., Комиссарова С.А. Имитационно-моделирующие технологии в условиях реализации прак-тико-ориентированной подготовки магистров направления «Педагогическое образование» // Изв. Волгогр. гос. пед. ун-та. Сер.: Педагогические науки. - 2016. - № 4(108). С. 50-54. Куповых Г.В., Донскова Е.В., Полях Н.Ф. Особенности методики изучения гидромеханики в высшей школе // Известия Волгоградского государственного педагогического университета. - 2020. - № 5 (148). С. 54-58. Лазарев Г.И. Ориентированное на практику обучение - ответ на требования внешней среды // Высшее образование в России. - 2012. - № 4. С. 3-12.

Об образовании в Российской Федерации: Федеральный закон от 29.12.2012 № 273-ФЗ: ред. от 31.07.2020: принят Государственной Думой 21 декабря 2012 года: одобрен Советом Федера-

го

:

о

X

:

о

с

о

о

I

I

го

ш

о

^

н

I

Ф

^

о

о

н

^

го

с

го

п

^

ц

го

Ф

о

ш

н

о

:

ф

о

^

го

^

ф

^

ю

о

о ф

о

с п >

ф ш

о ^ ш

о

ф

т

^ п

го

с

(3 I I го

о 1- ш го :

го о

с

о ф

ю

го с

с; ш

ции 26 декабря 2012 года [Электронный ресурс] // КонсультантПлюс: справочно-правовая система. - Режим доступа: http://www.consultant. ru/document/cons_doc_LAW_140174/

7. Пахтусова Н.А., Самсонова И.Г., Под-марева А.В. Интеграция практико-ориентированного и теоретического подходов как необходимое условие подготовки современных кадров в профессионально-педагогическом образовании // Современная высшая школа: инновационный аспект. -2021. - Т. 13. - № 4(54). С. 33-41.

8. Просалова В.С. Концепция внедрения практико-ориентированного подхода [Электронный ресурс] // Науковедение. - 2013. - № 3(16). - Режим доступа: http:// cyberleninka.

ru/article/n/kontseptsiyavnedreniya-ргакй коопепй rovannogo-podhoda.

9. Селиверстов С.А. Деятельностный подход как практико- ориентированная основа формирования профессиональных качеств курсантов-штурманов // Современная высшая школа:инновационныйаспект.-2021.-Т. 13. - № 3(53). С. 126-136.

10. Щепетинщикова Н.Н. Практико-ориентированные учебные пособия как средство формирования компетентности специалиста // Наука и образование: Материалы III Международной научно-практической конференции (31 марта 2015 г.). - М.: Издательство «Перо», 2015. С. 83-86.

Поступила 02.03.2022

ш

0 ^

го ч

1

о <

О

Об авторе:

Кондаков Сергей Александрович, доцент кафедры математики и информатики, ЧОУВО Международный институт дизайна и сервиса (г. Челябинск, Россия), кандидат педагогических наук, ksa76_2004@mail.ru

Для цитирования: Кондаков С.А. Лабораторно-практическое пособие как средство реализации практико-ориентированного подхода в преподавании физики в вузе // Современная высшая школа: инновационный аспект. - 2022. - Т. 14. - № 1. С. 83-91. DOI: 10.7442/2071-9620-2022-14-1-83-91

References:

1. Vetrov Yu.P., Klushina N.P. Practice-oriented approach // Higher education in Russia. -2002. - No. 6. p. 43-46. [in Russian]

2. Karpik A. P. Modern conceptual approaches to the quality of education. ACTUAL ISSUES OF EDUCATION. Modern trends in improving the quality of continuous education. Conference proceedings. - Novosibirsk: SGUGiT, 2016. Part 1. P. 3-4. [in Russian]

3. Klevetova T.V., Komissarova S.A. Simulation-modeling technologies in the context of the implementation of practice-oriented training of Masters in the program «Pedagogical education» // Izv. Volgograd state ped. university Ser.: Pedagogical Sciences. - 2016. -No. 4(108). P. 50-54. [in Russian]

4. Kupovyh G.V., Donskova E.V., Polyakh N.F. Features of the methodology for studying hydromechanics in higher education // Izvesiya Volgogradskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta. - 2020. - No. 5 (148). P. 54-58. [in Russian]

5. Lazarev G.I. Practice-Oriented Learning as a Response to the Requirements of the External Environment // Higher Education in Russia. - 2012. - No. 4. P. 3-12. [in Russian]

6. On education in the Russian Federation: Federal Law of December 29, 2012 No. 273-FZ: ed. dated 07/31/2020: adopted by the State Duma on December 21, 2012: approved by the Federation Council on December 26, 2012 [Electronic resource] // KonsultantPlus: reference and legal system. - Available at: http://www.consultant. en/ document/cons_doc_LAW_140174/ [in Russian]

7. Pakhtusova N.A., Podmareva A.V., Samsonova I.G. Integration of practice oriented and theoretical approaches as a necessary condition for the training of modern personnel in vocational and pedagogical education // Contemporary Higher Education: Innovative Aspects. - 2021. - Vol. 13. - No. 4. P. 33-41. [in Russian]

8. Prosalova V.S. The concept of implementing a practice-oriented approach [Electronic resource] // Naukovedenie. - 2013. - No. 3(16). - Available at: http://cyberleninka.ru/article/n/kontseptsiyavnedreniya-praktikoorientirovannogo-podhoda. [in Russian]

9. Seliverstov S.A. Activities approach as a practice oriented basis to form professional qualities of cadets navigators // Contemporary Higher Education: Innovative Aspects. -2021. - Vol. 13. - No. 3 (53). P. 126-136. [in Russian]

10. Shchepetinshchikova N.N. In the collection: Science and education. Materials of the III International Scientific and Practical Conference. Scientific and educational institution «Vector of Science». 2015. P. 83-86 // Contemporary Higher Education: Innovative Aspects. - 2021. - Vol. 13. - No. 4. P. 33-41. [in Russian]

About the author:

Kondakov Sergey Aleksandrovich, Associate Professor, Department of Mathematics and Informatics, International Institute of Design and Service, Chelyabinsk, Russia, Candidate of Pedagogy, email: ksa76_2004@mail.ru

For citation: Kondakov S.A. Laboratory practical aid as a tool to realize practice-oriented approach in teaching physics at higher school // Contemporary Higher Education: Innovative Aspects. - 2022. - Vol. 14. - No. 1. P. 83-91. DOI: 10.7442/2071-96202022-14-1-83-91

го

ч

о

X

ч

о

с

о

о

I

I

го

m

о

ср

s

1—

I

ф

s

ср

о

о

^

s

1—

^

го

ср

с

s

s

J

го

СО

s

ц

го

ф

ср

о

m

н

о

ч

ф

ср

о

^

го

^

ф

s

ю

о

о ф

о

с СО ^

ф ш

о ^ m

о s

ф ^

т s

s СО

1— s

^ го -&

ср s

с s

о X I го

ср о 1- m го Ч

го о

ср с

о ф

ю ср

го с

^ ш