CC BY
20
УДК 37.013.46
Бойкова Н.А.
к.ф.-м.н., доцент СГУ г. Саратов, РФ Бойкова О.А.
к.ф.-м.н., доцент ЧУ ООВО МУ «РЕАВИЗ»
г. Саратов, РФ
МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРЕПОДАВАНИЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ
Аннотация
Курс электродинамики опирается на два базиса: математический и экспериментальный физический. Математическая составляющая включает сведенья из следующих дисциплин высшей математики: аналитическая геометрия, математический анализ, векторный и тензорный анализ, элементы теории дифференциальных уравнений. Физические факты излагаются в электричестве и магнетизме, оптике и атомной физике. «Нужен был гений Максвелла, чтобы увидеть в неуклюжем «языке фарадеевых силовых линий» гармонию математики». Тщательно проштудировав труды Фарадея, Максвелл сумел сконцентрировать все их содержание в восьми коротких уравнениях, которым суждено было стать краеугольным камнем теории электромагнитного поля». Уравнения Максвелла представляют собой математически строгое и полное выражение законов движения электромагнитного поля как макроскопического объекта.
Ключевые слова
Блок информации, учебный процесс, уравнения Максвелла, электродинамика, учебный материал,
модульная технология, методическое руководство.
«Сказать, что цель университета предоставить учебные услуги, это все равно, как если бы Дженерал Моторс сказала, что ее цель это создать сборочный конвейер или, что цель госпиталя предоставить госпитальные койки. Мы сейчас понимаем, что наша цель не инструментировать, а скорее руководить обучением каждого студента так, чтобы он работал наилучшим для него способом».
Стремительные изменения в современном обществе требуют новых продуктивных подходов к подготовке квалифицированных работников. Развитие экономики создало такую ситуацию, когда получить образование на всю жизнь становится почти нереальным, поэтому педагоги всего мира испытывают потребность в надежных педагогических технологиях, способных сделать образование гибким, комбинированным, направленным на активизацию и повышение качества обучения.
Электродинамика является одной из самых разработанных областей человеческих знаний. «Уравнения Максвелла, описывающие электромагнитное поле», - как пишет Яков Петрович Терлицский, -«и получающие многочисленные подтверждения на опыте, не могут не вызывать чувства восхищения своим изяществом и красотой».
Особенность дисциплины электродинамика состоит в том, что она выполняет задачу создания теоретической основы для последующего изучения ряда общепрофессиональных и специальных дисциплин. Наиболее перспективные направления совершенствования учебных планов, программ и методик преподавания заключаются в снятии дублирования учебного материала, углублении междисциплинарных связей, обеспечивающих более полное изучение общепрофессиональных дисциплин. Необходимость разработки методики преподавания дисциплины «электродинамика» является важной задачей, так как она занимает центральное место в блоке дисциплин теоретической физики. Её актуальность усиливается в условиях научно-технического прогресса, когда фундаментальным дисциплинам в профессиональном образовании отводится ведущее место. В результате изучения электродинамики студенты должны знать овладеть значительным объемом знаний и умений.
Необходимо освоить положения теории относительности как экспериментальной основы электродинамики [13], законы электромагнитных явлений [4, 5], научиться применять методы решения задач электродинамики, используя криволинейные системы координат и различные нормировки потенциала [6-8].
Четырехмерная электродинамика требует применения тензорного аппарата для определения характеристик электромагнитного поля при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой [4, 5, 6]. Все это требует применения современных продуктивных методик реализации преподавания данного курса. Одной из таких методик является модульный подход.
Современный исследователь П. А. Юцявичене определяет модуль как «блок информации, включающий в себя логически завершенную единицу учебного материала, целевую программу действий и методическое руководство, обеспечивающее достижение поставленных целей». Ю.А. Устытюк, конкретизирую характеристику содержания модуля, предлагает определить его как самостоятельную тему или раздел курса, в котором рассматривается одно фундаментальное понятие или группа родственных понятий. Аналогично, Н. В. Шулякова считает, что каждому модулю должна соответствовать глава или раздел учебника. Модуль является целостной структурной единицей образовательного процесса, включающей в себя целевую программу действий, составленную в соответствие с мотивацией учащегося, относительно законченный смысловой блок информации и методическое руководство. Обобщая анализ об определении понятия «модуль» можно заключить, что под «модулем» в системе образования понимается самостоятельная учебная единица знаний, объединенных определенной целью, методическим руководством освоения этого «модуля» и контролем за его освоением.
Проблема совершенствования образования в последние годы активно разрабатывается на основе использования новейших достижений педагогики, психологии, и теории управления познавательной деятельностью. Целью обучения на современном этапе является не столько формирование у учащихся базовых знаний по предмету, сколько развитие у них умения самостоятельно получать и совершенствовать знания, то есть овладевать способами учебной деятельности.
На первый план стали выдвигаться технологии личностно-ориентированного обучения: метод проектов, метод мозговой атаки, модульное обучение и другие. Модульная технология возникла как альтернатива традиционным технологиям и впитала в себя все то прогрессивное, что накоплено в педагогической практике к настоящему моменту.
На основе опыта преподавания курса «электродинамика» в классическом университете модульная технология зарекомендовала себя как одна из наиболее перспективных. Она характеризуется опережающим изучением теоретического материала укрупненными блоками-модулями, проектированием учебной деятельности, и представляет собой совокупность средств, форм и методов обучения, с помощью и посредством которых достигается формирование знаний и умений по предмету. При модульном обучении содержание всего изучаемого материала делится на самостоятельные модульные программы, состоящие из отдельных модулей (тем данного раздела). Модули в свою очередь состоят из учебных элементов (отдельные вопросы темы). Так, модульная программа «электродинамика» состоит из следующих модулей: «электростатика», «постоянный электрический ток», «электрический ток в различных средах», «магнитное поле», «электромагнитная индукция», «электромагнитные колебания и переменный электрический ток», «электромагнитные волны и радиосвязь».
Модульное обучение имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционным учебным процессом. Студенты точно знают, что должны усвоить, в каком объеме и что должны уметь после изучения модуля, они могут более эффективно использовать свои возможности. Модульное обучение дает возможность студенту более самостоятельно или полностью самостоятельно работать с предложенной ему, учебной программой. При этом функции педагога могут варьироваться от информационно-контролирующей до консультативно-координирующей.
Проблеме внедрения модульной технологии в учебный процесс посвящено достаточное количество исследовательских работ, однако в большинстве своем они затрагивали либо дисциплины гуманитарного цикла, либо другие физические дисциплины.
Выделим ряд аспектов, отличающих курс электродинамики от других разделов физических дисциплин. Изучение электродинамики:
- играет огромную роль в формировании мировоззрения студентов, их представлений о научной картине мира, так как электромагнитное взаимодействие является одним из фундаментальных взаимодействий в природе;
- позволяет внедрить в учебный процесс основы исследовательской деятельности, закладывает теоретическую и практическую базу для дальнейшего изучения других физических дисциплин, таких как нелинейная оптика, физика плазмы, радиофизика, электроника, квантовая электродинамика, а также физический принцип понимания микро- и нанотехнологий, лежащих в основе развития современной техники;
- способствует широкому применению возможностей информационных технологий, которые можно использовать и как средства представления материала, и как объект исследования, эксперимента, наблюдения, моделирования, в связи с невозможностью непосредственного наблюдения протекания электромагнитных процессов.
Принцип модульного обучения способствует внедрению в учебный процесс балльно-рейтинговой системы, которая повышает объективность оценки, стимулирует систематическую самостоятельную работу, повышает мотивацию изучения и состязательность.
На сегодняшний день модульное обучение рассматривается как одно из главных условий успешного применения активных форм обучения. Такое обучение формирует готовность студента к осознанному восприятию учебной информации, активизирует его мыслительную деятельность, развивает творческие способности.
Список использованной литературы:
1. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц Теоретическая физика. Том 2. Теория поля - // М.: Физматлит. 2012. С.1-536.
2. Савельев И.В. Основы теоретической физики. Механика, Электродинамика // М.: Лань. 2016. Т.1-2016.
3. В.П. Батыгин, И.Н. Топтыгин Сборник задач по электродинамике // М.: НИЦ Регулярная и хаотическая динамика. 2002.
4. Бойкова Н.А. Уравнения электродинамики в четырехмерной форме Саратов: Саратовский университет. 2001.
5. Бойкова Н.А. Стационарные поля в задачах и упражнениях // Саратов: Саратовский университет. 2013.
6. Э. Уиттекер История теории эфира и электричества // М., Ижевск: ИКИ. 2004.
7. А.А. Логунов Лекции по теории относительности // М.: Наука. 2002.
8. В.Б. Гильденбург Сборник задач по электродинамике // М.: Физматлит. 2001.
© Бойкова Н А., Бойкова О.А., 2022
УДК 330
Бородулина О.И.,
учитель биологии Терехова Н.Н.,
учитель физики «МБОУ» Лицей №5 города Ельца» г. Елец, Липецкая обл.
ПРОБЛЕМНОЕ ОБУЧЕНИЕ НА УРОКАХ ФИЗИКИ, ХИМИИ И БИОЛОГИИ
В настоящее время современная школа работает по ФГОС, поэтому перед до нами, как учителями,
