Научная статья на тему 'Межпредметные связи курса физики и дисциплин профессионального цикла для профиля «Кораблестроение»'

Межпредметные связи курса физики и дисциплин профессионального цикла для профиля «Кораблестроение» Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

CC BY
994
120
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МЕЖПРЕДМЕТНЫЕ СВЯЗИ / САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ / ОБУЧАЮЩАЯ ПРОГРАММА / ОБЩЕПРОФЕССИОНАЛЬНЫЕ ДИСЦИПЛИНЫ / КУРС ФИЗИКИ / МАТРИЦА ЛОГИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ / INTERDISCIPLINARY CONNECTIONS / INDEPENDENT WORK OF STUDENTS / TRAINING PROGRAM / GENERAL PROFESSIONAL DISCIPLINES / COURSE OF PHYSICS / MATRIX OF LOGICAL RELATIONS

Аннотация научной статьи по наукам об образовании, автор научной работы — Быкова Валентина Прохоровна, Ревина Алла Викторовна

Противоречие между возрастающими требованиями к физическому образованию и сокращением аудиторного времени, отводимого для изучения физики, можно разрешить путем разработки методики межпредметных связей, которые в вузовском обучении являются конкретным выражением интеграции курса физики и дисциплин профессионального цикла. Предлагаемая методика состоит из нескольких этапов: определение перечня учебных дисциплин, необходимых для подготовки бакалавров по профилю «Кораблестроение»; составление матрицы логических связей разделов физики и курсов общепрофессиональных дисциплин; обработка результатов, позволяющая проанализировать различные модули количественных оценок (вектора). Анализ данных векторов показал, что наиболее тесная связь между выделенными курсами профилирующих дисциплин и курсом «Общая физика» осуществляется через разделы «Физические основы механики», «Молекулярная физика, термодинамика», «Электричество». Предложена структура этих разделов, выделено соответствующее число часов на самостоятельную работу студентов, для проведения которой разработаны обучающие программы. В перспективе можно создать единые обучающие программы для курсов физики и дисциплин профессионального цикла.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

INTERDISCIPLINARY CONNECTIONS OF THE COURSE OF PHYSICS AND DISCIPLINES OF PROFESSIONAL CYCLE FOR THE SPECIALIZATION "SHIPBUILDING"1

The contradiction between the increasing requirements for physical education and a reduction in classroom time devoted to physics can be solved by developing methods of interdisciplinary connections that are represented in high school learning as specific expression of the integration of the course of physics and the disciplines of the professional cycle. The proposed technique consists of several stages: determination of the list of subjects required for Bachelor of the specialization "Shipbuilding"; making a matrix of logical relations of sections of physics and courses of general professional disciplines; data processing, allowing to analyze the various modules of quantitative estimations (vector). The analysis of the data vectors showed that the most intimate connection between the selected courses of majors and the course "General Physics" is realized through sections: "Physical principles of mechanics", "Molecular Physics, Thermodynamics," "Electricity". The structure of these sections is offered; the appropriate number of hours for independent work of students, for carrying out of which the training programs are developed, is determined. Further unified training programs for courses of physics and disciplines of professional cycle can be developed.

Текст научной работы на тему «Межпредметные связи курса физики и дисциплин профессионального цикла для профиля «Кораблестроение»»

НОВЫЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И КАЧЕСТВО ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ

УДК 378.14:[53:629.5]

ББК [22.3:39.42]р30-2

В. П. Быкова, А. В. Ревина

МЕЖПРЕДМЕТНЫЕ СВЯЗИ КУРСА ФИЗИКИ И ДИСЦИПЛИН ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ЦИКЛА ДЛЯ ПРОФИЛЯ «КОРАБЛЕСТРОЕНИЕ»

V. P. Bykova, A. V. Revina

INTERDISCIPLINARY CONNECTIONS OF THE COURSE OF PHYSICS AND DISCIPLINES OF PROFESSIONAL CYCLE FOR THE SPECIALIZATION "SHIPBUILDING"

Противоречие между возрастающими требованиями к физическому образованию и сокращением аудиторного времени, отводимого для изучения физики, можно разрешить путем разработки методики межпредметных связей, которые в вузовском обучении являются конкретным выражением интеграции курса физики и дисциплин профессионального цикла. Предлагаемая методика состоит из нескольких этапов: определение перечня учебных дисциплин, необходимых для подготовки бакалавров по профилю «Кораблестроение»; составление матрицы логических связей разделов физики и курсов общепрофессиональных дисциплин; обработка результатов, позволяющая проанализировать различные модули количественных оценок (вектора). Анализ данных векторов показал, что наиболее тесная связь между выделенными курсами профилирующих дисциплин и курсом «Общая физика» осуществляется через разделы «Физические основы механики», «Молекулярная физика, термодинамика», «Электричество». Предложена структура этих разделов, выделено соответствующее число часов на самостоятельную работу студентов, для проведения которой разработаны обучающие программы.

В перспективе можно создать единые обучающие программы для курсов физики и дисциплин профессионального цикла.

Ключевые слова: межпредметные связи, самостоятельная работа студентов, обучающая программа, общепрофессиональные дисциплины, курс физики, матрица логических связей.

The contradiction between the increasing requirements for physical education and a reduction in classroom time devoted to physics can be solved by developing methods of interdisciplinary connections that are represented in high school learning as specific expression of the integration of the course of physics and the disciplines of the professional cycle. The proposed technique consists of several stages: determination of the list of subjects required for Bachelor of the specialization "Shipbuilding"; making a matrix of logical relations of sections of physics and courses of general professional disciplines; data processing, allowing to analyze the various modules of quantitative estimations (vector).

The analysis of the data vectors showed that the most intimate connection between the selected courses of majors and the course "General Physics" is realized through sections: "Physical principles of mechanics", "Molecular Physics, Thermodynamics," "Electricity". The structure of these sections is offered; the appropriate number of hours for independent work of students, for carrying out of which the training programs are developed, is determined. Further unified training programs for courses of physics and disciplines of professional cycle can be developed.

Key words: interdisciplinary connections, independent work of students, training program, general professional disciplines, course of physics, matrix of logical relations.

В настоящее время происходит модернизация образования в высшей школе, в частности переход на уровневое образование (бакалавриат - магистратура) и новые стандарты третьего поколения. В соответствии с новыми стандартами большая часть учебного времени отводится на самостоятельную работу студентов (СРС), вследствие чего происходит сокращение количества аудиторных часов, отводимых на освоение дисциплин.

Одним из основных достоинств технического вуза является то, что он дает студентам фундаментальные знания по ряду проблем, связанных с их будущей профессиональной деятельностью. При анализе перечня специальных дисциплин иногда создается впечатление, что их вполне достаточно для той деятельности, которую выполняет большинство выпускников. Однако специальные знания могут обеспечить лишь узкую профессиональную деятельность. Фактически же человек, в какой бы области он ни работал, вынужден реагировать на непрерывно происходящие в ней изменения, должен уметь применять полученные при обучении знания и умения при решении возникающих перед ним профессиональных проблем. Это соответствует компетентно-стному подходу, являющемуся основой современных стандартов образования. При этом важны приобретенные теоретические знания. Основа теоретических знаний в технических вузах закладывается в курсах физики, математики и других дисциплин естественнонаучного цикла.

Таким образом, возникает противоречие между возрастающими требованиями к физическому образованию и сокращением количества аудиторного времени, отводимого для курса «Общая физика». Это противоречие можно разрешить путем разработки методических подходов, методик, основанных на интегрировании курса физики и дисциплин профессионального цикла.

Проблема эффективной реализации межпредметных связей в высших технических учебных заведениях представляется актуальной, т. к. именно они объединяют в единое целое все структурные элементы учебного процесса и способствуют повышению его эффективности. Межпредметные связи обеспечивают усвоение знаний, формирование умений и навыков в определенной системе, способствуют активизации мыслительного процесса, осуществлению переноса теоретических знаний на практическую деятельность обучаемых. Взаимозависимость учебных дисциплин является прежде всего отражением объективно существующей связи между отдельными науками, а наук - с техникой и практической деятельностью людей. Необходимость взаимодействия между учебными модулями диктуется также дидактическими принципами обучения, подготовкой студентов к практической деятельности.

Межпредметные связи в вузовском обучении являются конкретным выражением интеграционных процессов, происходящих в настоящее время в науке и в жизни общества. Они играют важную роль в повышении качества практической и научно-теоретической подготовки студентов. Реализация межпредметных связей помогает формированию у студентов целостного представления о явлениях природы, взаимосвязи между ними и поэтому делает учебные достижения более значимыми. Те знания и умения, которые обучаемые приобрели при изучении физики, дают возможность решать задачи как в учебной, так и в будущей научной и профессиональной деятельности [1].

Таким образом, роль межпредметных связей возрастает в связи с увеличением объема информации, подлежащей усвоению, и повышением доли СРС в период вузовского обучения.

В рамках данной статьи мы попытались показать, как можно установить межпредметные связи дисциплины «Общая физика» и профессиональных дисциплин для направления «Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры» (профиль «Кораблестроение») и обозначить учебный материал, который необходимо выделить на СРС. Дисциплина «Общая физика», наряду с дисциплинами общенаучного цикла, создает фундаментальную базу профессиональной деятельности будущих инженеров в области кораблестроения, формирует их научное мировоззрение и компетенцию. Учебный материал курса «Общая физика» должен отражать не только современные, но и перспективные требования к будущим профессионалам. Он должен быть прогностическим и логически увязываться с материалом дисциплин профессионального цикла «Электротехника и электроника», «Теоретическая механика», «Гидравлика» и других дисциплин для данного направления и профиля.

При всем многообразии видов межнаучного взаимодействия можно выделить следующие три направления: комплексное изучение разными науками одного и того же объекта; использование методов одной науки для изучения разных объектов в других науках; привлечение различными науками одних и тех же теорий и законов для изучения разных объектов.

Придерживаясь третьего направления, мы определили связи между модулем «Общая физика»» и курсами профилирующих и специальных дисциплин, опираясь на методику определения значимости учебных дисциплин, курсов, разделов [2, 3]. Согласно данной методике, различают внешнюю значимость учебных курсов и их разделов, определяемую методом экспертного

опроса специалистов, и внутреннюю, выражающую значение данного учебного материала курса для изучения других учебных курсов, предусмотренных учебным планом обучения бакалавров данного направления. Сама методика, как нам представляется, должна состоять из нескольких этапов:

1. Определение перечня учебных дисциплин и курсов, необходимых для подготовки бакалавров.

2. Определение экспертной оценки внешней значимости разделов курса «Общая физика» преподавателями специальных дисциплин и преподавателями, читающими данный курс.

3. Составление матрицы логических связей разделов курса «Общая физика» и курсов профилирующих и специальных дисциплин.

4. Обработка результатов, позволяющая проанализировать различные модули количественных оценок (вектора) и их дальнейшее использование.

Так, согласно учебному плану на 2012 г. по данному направлению и профилю «Кораблестроение» (квалификация - бакалавр), изучаются дисциплины гуманитарного, социального и экономического цикла; математического и естественнонаучного цикла; профессионального цикла; физическая культура. Физика относится к блоку «Математический и естественнонаучный цикл» (2 124 часа), и на ее изучение отводится 540 часов (3 семестра), что составляет 25,4 %. Нам думается, что на изучение общей физики, как одной из сложных дисциплин общенаучного цикла, этого достаточно. На изучение общепрофессиональных дисциплин выделено 3 960 часов. Это понятно, т. к. эти дисциплины решают задачи специальной подготовки студентов, обеспечивают их профессиональную осведомленность в конкретной области. Одним из организационных аспектов межпредметных связей дисциплины общенаучного цикла «Общая физика» и общепрофессиональных дисциплин выступает задача согласования времени изучения физических понятий, явлений, законов и их применения в данных курсах. Согласно утвержденному плану, физика изучается 3 семестра (1-2 курс), а практически все дисциплины профессионального цикла начинают изучаться на 3-4 курсах. Ввиду временного разрыва между их изучением целесообразно, при любой форме организации учебных занятий по физике (лекция, лабораторные и практические занятия, СРС), обращать внимание студентов на физические процессы, закономерности, применяемые в кораблестроении, т. е. уделять внимание перспективным связям.

Для определения внешней значимости физики для будущих инженеров-кораблестроителей, нами было проведено анкетирование квалифицированных специалистов, которых мы условно назвали экспертами-«специалистами» (преподаватели, читающие курсы профилирующих дисциплин) и экспертами-«генералистами» (преподаватели, читающие курс «Общая физика»). Им было предложено оценить целесообразность изучения разделов курса «Общая физика» (физические основы механики, колебания и волны, молекулярная физика и термодинамика, электричество, магнетизм, оптика, атомная и ядерная физика) с точки зрения их прогностической значимости для профессиональной подготовки бакалавров по данному профилю. В результате вычисления вектора внешней значимости были выявлены наиболее важные для данного профиля разделы физики: 1. «Физические основы механики»; 2. «Молекулярная физика и термодинамика»; 3. «Электричество и магнетизм». К числу наиболее значимых понятий, явлений и законов физики были отнесены: понятие трения, понятия импульса, понятие удара, явление инерции, закон сохранения импульса, центр масс системы, механика твердого тела, элементы механики жидкостей (1 раздел); понятие эффекта Холла, понятие взаимной индукции, явления электромагнитной индукции и самоиндукции, явление намагниченности, законы постоянного электрического тока, переменный электрический ток, теория электропроводности металлов (2 раздел); понятия идеального и реального газов, понятие энтропии, явление вязкости жидкостей, явление смачивания, основные законы идеального и реального газов, тепловые двигатели и холодильные машины (3 раздел).

На третьем этапе нашего исследования были выявлены связи между основами курса физики и их использованием при изучении профилирующих дисциплин. Составлена матрица логических связей, имевшая вид Лу = (а*,). Следует отметить, что а= 1, если раздел физики может использоваться в различных разделах курсов профессиональных дисциплин, и а*, = 0, если таких связей нет (табл. 1).

При анализе результатов матрицы нами было выделено три вектора количественных оценок связей. Все векторы одномерные. Хі - вектор, координаты которого определяются как сумма по строкам матрицы; Х2 - вектор, выражающий непрерывное использование разделов физики в каждой из дисциплин профессионального цикл (сумма по столбцам); Х3 - вектор, выражающий значимость непрерывного использования данного раздела в разделах профилирующих и специальных дисциплин с учетом весов и частоты использования.

Таблица 1

Фрагмент матрицы логических связей разделов курса «Общая физика» и курсов профилирующих и специальных дисциплин для профиля «Кораблестроение»

Дисциплина «Общая физика» Дисциплины профессионального цикла

№ раздела* Вес раздела Название раздела 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

і 10 Физические основы механики і і і і і і і і і і

2 4 Колебания и волны і і і і

3 8 Молекулярная физика и термодинамика і і і і і і і і

4 7 Электричество і і і і і і і

5 5 Магнетизм і і і і і

6 3 Оптика і і і

7 3 Атомная и ядерная физика і і і

О II 3 7 і 3 і 4 5 3 3 5 3 2

1 - Начертательная геометрия; 2 - Инженерная графика; 3 - Электротехника и электроника; 4 - Безопасность жизнедеятельности; 5 - Теоретическая механика; 6 - Сопротивление материалов; 7 - Детали машин и основы конструирования; 8 - Гидравлика; 9 - Технология судоремонта; 10 - Материаловедение и технология конструкционных материалов; 11 - Строительная механика и прочность корабля; 12 - Энергетические комплексы морской техники; 13 - Корабельные (судовые) энергетические установки; 14 - Технология судостроения.

Согласно подсчетам, вектор Хх = 40, т. е. существует 40 логических связей между разделами физики и 14 курсами дисциплин профессионального цикла, причем 1 раздел физики имеет самый большой вектор - Х1 = 10. Далее нами были определены вес и число логических связей, приходящихся на единицу объема информации по каждому из выделенных разделов. Так как эти разделы используются в большинстве профилирующих и специальных дисциплин, мы, учитывая план учебного процесса по профилю «Кораблестроение», определили их вес в курсе «Общая физика» следующим образом: раздел «Физические основы механики» - 34 единицы (6 лекций, 18 практических занятий, 10 лабораторных работ), СРС - 35 часов; раздел «Молекулярная физика и термодинамика» - 30 единиц (8 лекций, 16 практических занятий, 6 лабораторных работ), СРС - 35 часов; раздел «Электричество» - 28 единиц (10 лекций, 10 практических занятий, 8 лабораторных работ), СРС - 32 часа. Вектор Х2 = 7 для дисциплины «Безопасность жизнедеятельности», Х2 = 5 - для двух дисциплин: «Технология судоремонта» и «Энергетические комплексы морской техники». Вектор Х3 можно определить, построив матрицу связи между 2 разделом физики [4] и разделами, например, дисциплины «Энергетические комплексы морской техники» [5] (табл. 2).

Таблица 2

Фрагмент матрицы связи разделов курса физики и разделов дисциплины «Энергетические комплексы морской техники»

Разделы курса «Общая физика» Разделы дисциплины «Энергетические комплексы морской техники»

№ Вес раздела Название раздела 1 раздел 2 раздел 3 раздел

і Молекулярная физика и термодинамика (вес - 30 ед.)

8 ед. і. Макроскопическое состояние. Макроскопические параметры. Тепловое равновесие. Процессы. Основные уравнения 2 2

8 ед. 2. Функции распределения. Распределение Максвелла. Распределение Больцмана

8 ед. 3. Первое начало термодинамики. Обратимые и необратимые процессы. Второе начало термодинамики. Циклы. КПД тепловой машины 2 2 і

6 ед. 4. Фазовые превращения и диаграммы 2

30 ед. 11 связей

Основные разделы дисциплины «Энергетические комплексы морской техники»:

Раздел 1. Общие принципы организации энергетических комплексов морской техники.

Раздел 2. Устройство и принцип действия энергетических установок морской техники.

Раздел 3. Главная энергетическая установка. Судовая движительная установка. Судовой валопровод.

Вектор Х3 = 11 - это высокий показатель, т. к. он составляет приблизительно 30 % общего числа связей между разделами обоих модулей.

Анализируя данные по трем векторам - Хь Х2, Х3, мы установили, что наиболее интенсивная связь между вышеуказанными курсами осуществляется через разделы физики «Физические основы механики», «Молекулярная физика и термодинамика», «Электричество». Значит, они требуют наиболее тщательного изучения и контроля. Опираясь на полученные выводы, мы предлагаем следующую структуру этих разделов:

1. Физические основы механики (всего 69 часов, из них 35 часов на СРС).

1.1. Элементы кинематики. Кинематическое описание движения. Скорость и ускорение при криволинейном движении. Нормальное и тангенциальное ускорение. Движение точки по окружности. Угловая скорость и угловое ускорение.

1.2. Система материальных точек. Внутренние и внешние силы. Импульс системы материальных точек. Закон сохранения импульса как фундаментальный закон природы. Основное уравнение динамики системы материальных точек. Центр масс (центр инерции). Момент импульса. Закон сохранения момента импульса. Момент силы. Уравнение моментов. Момент импульса вращающегося тела. Момент инерции твёрдого тела. Уравнение динамики и равновесия твёрдого тела.

1.3. Закон сохранения энергии. Работа переменной силы. Мощность. Полная кинетическая энергия движения тела как целого. Консервативные и неконсервативные силы. Потенциальная энергия. Связь между консервативной силой и потенциальной энергией. Закон сохранения энергии в механике.

1.4. Элементы механики сплошных сред. Общие свойства жидкостей и газов. Идеальная и вязкая жидкости. Уравнения равновесия и движения жидкости. Гидростатика несжимаемой жидкости. Стационарное течение. Линии и трубка тока. Уравнение неразрывности. Стационарное движение идеальной жидкости. Уравнение Бернулли. Вязкая жидкость. Формула Пуазейля.

На СРС выделяются темы:

Физические модели: материальная точка, система материальных точек, абсолютно твёрдое тело, сплошная среда. Пространство и время.

Динамика частиц. Основная задача динамики. Понятие состояния в классической механике. Уравнение движения. Границы применимости классического способа описания движения частиц. Современная трактовка законов Ньютона. Виды сил в механике.

Напряжения в упругодеформированном теле. Закон Гука. Растяжение и сжатие стержней.

Принцип относительности в механике. Преобразования Галилея. Преобразования Лоренца. Следствия из преобразований Лоренца: относительность длин и промежутков времени. Релятивистский закон сложения скоростей. Элементы релятивистской динамики.

2. Молекулярная физика и термодинамика (всего 65 часов, из них 35 часов на СРС).

2.1. Статистические распределения. Вероятность и флуктуация. Распределение Максвелла. Распределение частиц по абсолютным значениям скорости. Средняя кинетическая энергия частиц. Распределение Больцмана. Барометрическая формула. Теплоёмкость многоатомных газов. Недостаточность классической теории теплоёмкости. Классическая и квантовые статистики. Энтропия и статистический вес состояния. Принцип возрастания энтропии.

2.2. Основы термодинамики. Обратимые и необратимые тепловые процессы. Внутренняя энергия. Теплоёмкость. Первое начало термодинамики. Применение к изопроцессам. Круговые процессы. Цикл Карно и его КПД. Приведённое количество теплоты. Энтропия в термодинамике. Обратимые и необратимые процессы. Второе начало термодинамики. Тепловые машины. Цикл Карно, термический КПД тепловой машины. Термодинамические функции состояния. Фазовые равновесия и фазовые превращения.

2.3. Явления переноса. Понятие о физической кинетике. Время релаксации. Число столкновений и длина свободного пробега молекул в газе. Явления переноса: диффузия, теплопроводность, вязкость. Динамическая и кинематическая вязкость.

2.4. Реальные газы. Учёт молекулярного взаимодействия. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Критическая точка. Сравнение теоретических и экспериментальных изотерм.

На СРС выделяются темы:

Макроскопические состояния. Макроскопические параметры. Уравнение состояния. Внутренняя энергия. Уравнение состояния идеального газа. Число степеней свободы. Закон распределения энергии по степеням свободы.

Тепловой двигатель и холодильная машина.

Конденсированное состояние. Жидкости. Поверхностное натяжение, формула Лапласа. Смачивание. Строение и свойства кристаллических и аморфных тел. Элементы кристаллографии. Влияние типа связи на структуру и свойства кристаллов. Дефекты структуры.

3. Электричество (всего 60 часов, из них 32 часа на СРС).

3.1. Элементы теории поля. Основные интегралы теории поля (поток, циркуляция), дивергенция и ротор. Теорема Остроградского - Гаусса, теорема Стокса.

3.2. Электростатика. Закон Кулона. Напряжённость электрического поля. Принцип суперпозиции. Электрический диполь. Работа электростатического поля. Циркуляция электростатического поля. Потенциал. Связь напряжённости с потенциалом. Теорема Гаусса. Проводник в электростатическом поле. Граничные условия на границе «проводник-вакуум». Ёмкость конденсаторов различной геометрической конфигурации. Энергия взаимодействия электрических зарядов и системы заряженных проводников. Энергия конденсатора. Плотность энергии электростатического поля.

3.3. Постоянный электрический ток. Сила и плотность тока. Источники тока. Сторонние силы. ЭДС. Электрический ток в сплошной среде. Электрическое сопротивление, удельное сопротивление проводника, удельная проводимость. Явление сверхпроводимости. Законы Ома и Джоуля - Ленца в интегральной и дифференциальной форме. Электропроводность металлов.

На СРС выделяются темы:

Недостаточность классической электронной теории.

Элементы физической электроники. Электрический ток в вакууме. Термоэлектронная эмиссия. Электрический ток в газе. Процессы ионизации и рекомбинации. Плазма.

Для проведения и контроля за СРС нами разработаны обучающие программы (ОП). Программы соответствуют современному состоянию физико-математических наук; учитывают внутрипредметные и межпредметные связи курсов физики и математики; доступны для восприятия и усвоения студентами.

Суть ОП: 1. Программа состоит из кадров (блоков) теоретического материала по физике, качественных вопросов и задач вычислительного характера различной степени сложности.

2. Блоки составлены с учетом логической структуры учебного материала по физике и подачи его согласно уровневому характеру связей между элементами знаний темы и раздела. 3. Каждый новый кадр начинается с постановки новой учебной задачи проблемного характера. 4. Задания в кадре подобраны таким образом, что они являются тестом для определения уровня знаний и умений, усвоенных студентом в предыдущем кадре. 5. Учебная информация, получаемая студентами в блоке, выполнение заданий, решение типовой задачи, в основе которой лежит универсальный алгоритм, направлены на выполнение учебной задачи. 6. Каждый вопрос и задание оцениваются по балльной системе. 7. Переход от одного кадра к другому студент осуществляет самостоятельно, если он набрал 10 баллов по каждому кадру.

ОП-1 «Механика» состоит из 4 кадров: «Кинематика поступательного и вращательного движения», «Динамика поступательного движения», «Законы сохранения в механике», «Принцип относительности в механике». ОП-2 «Молекулярная физика и термодинамика» состоит из 6 кадров: «Элементы молекулярно-кинетической теории строения вещества. Законы идеального газа. Уравнение состояния идеального газа»; «Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов», «Изменение агрегатных состояний вещества», «Конденсированное состояние вещества», «Первое начало термодинамики», «Круговой цикл. Энтропия».

Фрагмент ОП-2. Кадр 1 [6].

Учебная задача (2 балла). В сосуде объемом V = 2 м3 находится смесь т = 4 кг гелия и т2 = 2 кг водорода при температуре ^ = 27 °С. Определить давление и молярную массу смеси газов.

Прочитайте! Запомните!

1. Теорема Больцмана. На каждую степень свободы молекулы приходится в среднем одинаковая энергия (т. к. поступательные, вращательные и колебательные движения молекул равновероятны).

2. Количественные зависимости между двумя параметрами идеального газа при m = const и неизменном значении третьего параметра называются основными газовыми законами (законы Бойля - Мариотта, Шарля, Гей-Люссака).

Выполните задание № 1 (письменно). Каждый вопрос или задача оцениваются в 1 балл. Вопрос 1. Какими законами описываются изобарные, изохорные, изотермические процессы? Запишите их.

Вопрос 2. В процессе нагревания газа из закрытой колбы вылетела пробка. Начертите в координатах PV графики процессов, происходящих в колбе с начала нагревания. Расширение колбы не учитывать.

Посмотрите внимательно решение следующей задачи! Кислород находится в закрытом сосуде. При t1 = 150 °С давление кислорода равно Р1. Кислород нагревают до температуры t2 = 300 °С. Давление становится Р2 = 105 H/м2. Найти начальное давление Р1.

Выполните задание 2 (письменно). Каждая задача оценивается в 2 балла.

Задача 1. В баллоне вместимостью V = 3 л содержится кислород массой т = 10 г. Определить концентрацию п молекул газа.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Задача 2. В баллоне находится газ при температуре Т1 = 400 К. До какой температуры Т2 надо нагреть газ, чтобы его давление увеличилось в 1,5 раза?

Составленная нами программа способствует индивидуализации в обучении, т. к. студент, самостоятельно работающий с ОП под руководством преподавателя, может переходить к последующему кадру, минуя некоторые элементы предыдущего, если он набрал максимальное число баллов. Таким образом, темп работы у каждого студента свой. Каждый из них работает самостоятельно по индивидуальному учебному плану, приобретая те знания, умения и навыки, которые ему пригодятся при изучении последующих дисциплин.

Результаты исследования были использованы нами при составлении рабочих программ по данному направлению и профилю.

В перспективе мы попытаемся создать единые ОП для курсов физики и одной из дисциплин профессионального цикла.

Можно расширить границы применяемой методики за счет введения новых векторов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Евграфова И. В. Межпредметные связи курсов общей физики и высшей математики в технических вузах: автореф. дис. ... канд. пед. наук. - СПб., 2010. - 24 с.

2. Мальцева В. П. О прогнозировании содержания обучения по физике студентов специальностей «Агрономия», «Зоотехния». - М., 1988. Деп. в ВИНИТИ 01.07.88. № 5305, В 88.

3. Емчик Л. Ф. Прогностическое обоснование содержания обучения физики для медицинских вузов: автореф. дис. ... канд. пед. наук. - Киев, 1986. - 24 с.

4. Детлаф А. А., Яворский Б. М. Курс физики: учеб. пособие для студ. втузов. - М.: Высш. шк., 2002. - 718 с.

5. Сизых В. А. Судовые энергетические установки. - М.: ТрансЛит, 2006. - 352 с.

6. Селиванов Н. В., Быкова В. П. Методическое пособие по курсу физики в виде обучающей программы для студентов заочного и очного обучения. - Астрахань: Изд-во АГТУ, 2004. - 27 с.

Статья поступила в редакцию 11.07.2012

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Быкова Валентина Прохоровна - Астраханский государственный технический университет, канд. пед. наук, доцент; доцент кафедры «Физика»; fizica@astu.org.

Bykova Valentina Prokhorovna - Astrakhan State Technical University; Candidate of Pedagogical Sciences, Assistant Professor; Assistant Professor of the Department "Physics"; fizica@astu.org.

Ревина Алла Викторовна - Астраханский государственный технический университет; канд. техн. наук, доцент; доцент кафедры «Физика»; fizica@astu.org.

Revina Alla Victorovna - Astrakhan State Technical University; Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor; Assistant Professor of the Department "Physics"; fizica@astu.org.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.