CC BY
30
УДК 378.14; 530(091)
М. Ф. Каримов (к.ф.-м.н., проф.)
Образовательные траектории будущих химиков, физиков и математиков в пятимерном пространстве информационного моделирования действительности
Бирская государственная социально-педагогическая академия, кафедра общетехнических дисциплин 452453, Башкортостан, г. Бирск, ул. Интернациональная 10; тел./факс (3414) 40455,
e-mail: karimov [email protected]
M. F. Karimov
Educational ways of the future chemists, physicists and mathematicians in five-measured space of information
modelling of the validity
Birsk State Socially Pedogogical Academy 10, Internatsyonalnaya Str., 452453, Birsk, Russia; ph./fax (3414) 40455, e-mail: karimov [email protected]
Выделено пятимерное абстрактное пространство с осями координат, соответствующими этапам информационного моделирования действительности — постановке задачи, построению модели, разработке и исполнению алгоритма, анализу результатов и формулированию выводов. Описаны возможные образовательные траектории старшеклассников и студентов химических, физических и математических факультетов высших учебных заведений в пятимерном пространстве информационного моделирования действительности. Установлена зависимость между характером образовательной траектории в пятимерном пространстве информационного моделирования действительности и уровнем творческой деятельности обучающихся в системе непрерывного естественно-математического образования. Приведены эмпирические обоснования представленных в статье теоретических положений дидактики средней и высшей школы.
Ключевые слова: пятимерное пространство информационного моделирования действительности; среднее общее образование; химическое, физическое и математическое высшее образование; этапы информационного моделирования действительности.
The five-measured abstract space with the axes of co-ordinates corresponding to stages of information modelling of the validity: to problem statement, model construction, working out and algorithm execution, the analysis of results and a formulation of conclusions is allocated. Possible educational ways of students of chemical, physical and mathematical faculties of higher educational institutions in five-measured space of information modelling of the validity are described. Dependence between character of an educational way in five-measured space of information modelling of the validity and level of creativity of students in system of continuous natural-mathematical education is established. Empirical substantiations of the theoretical positions of didactics of average and the higher school presented in the article are resulted.
Key words: average education; chemical, physical and mathematical higher education; five-measured space of information modelling of the validity; stages of information modelling of the validity.
Анализ классических научно-методических трудов основоположников современного естествознания И.Ньютона (1643—1727) 1, Д. И. Менделеева (1834-1907) 2, И. Р. Приго-жина (1917-2003) 3 и других позволяет четко выделить универсальный метод познания и преобразования окружающего нас мира — ин-
Дата поступления 30.04.12
формационное моделирование действительности с этапами постановки задачи, построения модели, разработки и исполнения алгоритма, анализа результатов и формулирования выводов, возврата к предыдущим этапам при неудовлетворительном решении задачи 4-6.
В связи с этим для дидактики среднего общего и высшего химического, физического и математического образования, на наш взгляд,
представляет научный интерес выделение пятимерного абстрактного пространства с осями, вдоль которых отмечены уровни очень низкого, низкого, среднего, высокого и наивысшего выполнения этапов постановки учебной или научной задачи, построения качественной или количественной модели явления, разработки и исполнения алгоритма решения теоретической или экспериментальной задачи, анализа с помощью формальной или диалектической логики результатов учебной или научной деятельности и формулирования на его основе промежуточных или окончательных выводов 7.
В пятимерном абстрактном пространстве выполнения субъектом учебной или научной деятельности этапов информационного моделирования действительности выделяются очень низкий, низкий, средний, высокий и наивысший уровни их осуществления, обозначаемые цифрами-баллами 1,2,3.4,5 (рис. 1).
На рис. 1 представлен фрагмент образовательной траектории старшеклассника или студента, совершившего переход с очень низкого уровня постановки и решения учебной или научной задачи по химии, физике или математике, совпадающего с началом координат пятимерного пространства информационного моделирования действительности, до наивысшего уровня исполнения алгоритма решения задачи, до высокого уровня анализа результатов решения задачи и формулирования соответствующих выводов, до среднего уровня разработки алгоритма и построения модели решения задачи и до низкого уровня самостоятельной постановки задачи по естественно-математической дисциплине.
Рассматривая творчество старшеклассника или студента — субъекта учебно-познавательной деятельности как самостоятельное решение им новых учебных или научных задач по химии, физике или математике, определим уровни творческой деятельности будущих исследователей и преобразователей природной и технической действительности в зависимости от степени самостоятельной реализации ими этапов информационного моделирования объектов, процессов или явлений.
Графико-блок-схемная форма системно-структурно-фугкциональной модели зависимости уровня творчества субъекта учебно-познавательной деятельности от самостоятельной реализации им этапов информационного моделирования действительности представлена на рис. 2.
Очень низкий уровень творчества (I) старшеклассника или студента соответствует репродуктивному следованию им логике рассуждений решающего задачу по химии, физике или математике преподавателя и исполнению разработанного, без его участия, алгоритма решения задачи по естественно-математической дисциплине.
Элементы продуктивной творческой деятельности начинают проявляться и сформировываться у обучающегося в системе непрерывного образования, когда он самостоятельно включает в состав собственной учебно-познавательной деятельности этап анализа результатов решения химической, физической или математической задачи и формулирование на его основе выводов, что реализуется по контуру
Постановка задачи
Анализ результатов и формулирование выводов
Исполнение алгоритма
Разработка алгоритма
Рис. 1. Графическое представление динамической модели формирования образовательной траектории обучающегося в пятимерном пространстве информационного моделирования действительности.
Уровни творчества
Наивысший-V
Высокий-IV
Средний-III
Низкий-II
Очень низкий-I
1. Постановка задачи
2. Построение модели
3. Разработка алгоритма
5. Анализ результатов и формулирование выводов
4. Исполнение алгоритма
6. Возврат к предыдущим этапам при
неудовлетворительном решении задачи
Этапы информационного моделирования действительности
Рис. 2. Системно-структурно-функциональная модель зависимости уровней творческой деятельности обучающегося от самостоятельной реализации им этапов информационного моделирования действительности
4564 рис. 2 и соответствует низкому уровню творчества (II) старшеклассника или студента.
Реализация контура 34563 (рис. 2) процесса информационного моделирования действительности соответствует среднему уровню продуктивной творческой деятельности (III) учащегося средней школы или студента вуза, самостоятельно находящего оптимальный алгоритм решения учебной или научной задачи, воплощающего его на практике, адекватно реальности оценивающего полученные результаты решения задачи и вносящего необходимые коррективы в свою учебно-исследовательскую деятельность в области химии, физики или математики.
Высокий уровень творчества (IV) одаренного старшеклассника или трудолюбивого студента, достигаемый по контуру 234562 (рис. 2), предполагает наличие умения у будущего исследователя или преобразователя природной или технической действительности самостоятельно строить информационные модели решаемых им учебных и научных задач по химии, физике или математике с помощью логических приемов сравнения, анализа, синтеза, абстрагирования, идеализации, обобщения, дедуктивных и индуктивных умозаключений, мысленного эксперимента, умозаключений по аналогии и путем привлечения элементов интеллектуальной интуиции.
Самостоятельному творческому поиску научной истины в области химии, физики или математики, сопровождаемому повышением
уровня познавательной активности в пятимерном пространстве информационного моделирования действительности, углублением всестороннего анализа проблемной ситуации при постановке экспериментальной или теоретической задачи, соответствует наивысший уровень творчества (V) талантливого студента вуза, позволяющий успешно разрешить противоречие между четким требованием достичь конкретной цели познавательной деятельности и неопределенностью эмпирической и теоретической информации для этого у субъекта творчества.
Дидактический опыт выдающихся отечественных ученых-преподавателей и представителей них научных школ показывает, что достижению выпускниками высших учебных заведений наивысшего уровня творческой деятельности в области химии, физики или математики способствуют обогащение содержания современного учебного и научного материала историческими сведениями 8, организация и проведение научно-методических конфе-
"9 10
ренций 9 и научных семинаров , логические и
эвристические методы обучения студентов ес-
11
тественно-математическим дисциплинам 11.
Таким образом, постановка химической, физической или математической учебной или научной задачи, построение химической, физической и математической модели объекта, процесса или явления действительности, разработка качественного или количественного
алгоритма решения естественно-математической задачи и его ручное или компьютерное исполнение, анализ результатов решения задачи на уровне формальной или диалектической логики и формулирование соответствующих выводов, возврат к предыдущим этапам при неудовлетворительном решении задачи, образующие взаимосвязанные части информационного моделирования фрагментов реальности, составляют основу учебного и научного познания и преобразования материального мира.
Пятимерное абстрактное пространство с осями координат, соответствующими этапам информационного моделирования природной и технической действительности, позволяет выделить проективное отображение образовательной траектории обучающегося постановке и решению задач химической, физической или математической дисциплины, имеющей зигзагообразную форму со стохастической составляющей, но обладающей тенденцией к выходу на уровень самостоятельной постановки субъектом творческой деятельности актуальной, общественно или государственно значимой естественно-математической или технической задачи.
Системно-структурно-функциональная модель зависимости уровней творческой деятельности обучающегося в системе непрерывного естественно-математического образования от самостоятельной реализации им этапов информационного моделирования действительности обладает свойствами описания, объяснения и предсказания, необходимыми для успешного проектирования и реализации
процесса общекультурной и профессиональной подготовки будущих химиков, физиков и математиков в средней общеобразовательной и высшей профессиональной школе.
Литература
1. Ньютон И. Математические начала натуральной философии.— М.: Наука, 1989.— 687 с.
2. Менделеев Д. И. Сочинения. Т.14. Основы химии. Ч.2.— М.: Изд-во АН СССР, 1949.- 943 с.
3. Пригожин И. Р. От существующего к возникающему.- М.: Наука, 1985.- 328 с.
4. Каримов М. Ф. // Физика магнитных пленок. Вып.19.- Иркутск: Изд-во ИрГПИ, 1986.- С. 8.
5. Каримов М.Ф. Возможности компьютерной подготовки учащихся для решения задач численного моделирования // Тезисы докладов I Международной научно-методической конференции «Компьютерные программы учебного назначения».- Донецк: Изд-во ДонгГУ, 1993.-С. 76.
6. Каримов М. Ф. // Баш. хим. ж.- 2005.- Т.12, №4.- С. 30.
7. Каримов М. Ф. // Баш. хим. ж.- 2008.- Т.15, №3.- С. 142.
8. Каримов М. Ф. // История науки и техники.-2005.- №3.- С. 103.
9. Каримов М. Ф. // История науки и техники.-2007.- №12. Спец. вып. №3.- С. 121.
10. Каримов М. Ф. // История науки и техники.-2007.- №12. Спец. вып. №3.- С. 111.
11. Каримов М. Ф. Компьютерное моделирование эвристическими и логическими методами в подготовке будущих учителей-исследователей // Сборник научных трудов «Математика. Компьютер. Образование» / Под ред. Г.Ю.Ризничен-ко и Н.Х.Розова.- М.: Российский фонд фундаментальных исследований; «Прогресс-Традиция», 2001.- Вып.8.- Часть I.- С. 140.
