CC BY
74
УДК 531/534+530.1(076)
В. В. Ларионов, Ю. И. Тюрин
ПРОБЛЕМНО-ОРИЕНТИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОБУЧЕНИЯ ФИЗИКЕ В ТЕХНИЧЕСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ: ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ
Одной из важнейших современных проблем России является подготовка инженеров нового уровня, одновременно учитывающая традиции фундаментальности российского физического образования.
Вопросы, сформулированные академиками А. Минцем «как “перекрестить” фундаментальную, прикладную, вузовскую и промышленную науку - ответа не найдено» и О. Белоцерковским «как давать инженерное образование без потерь фундаментальности - неизвестно», в начале 60-х годов прошлого века, периодически актуализируются. Но особенно они важны в текущий момент развития России, когда в стране наблюдается недопроизводство высококвалифицированных инженеров нового типа.
Физика имеет богатейший опыт превращения (преобразования) гипотез и научных открытий в реальные приборы и технологии, и ее роль многократно возрастает с развитием информационной среды. Именно поэтому соответствующее поставленным целям обучение физике следует рассматривать как неотъемлемую часть полноценного инженерного образования, вносящего вклад в развитие творческой личности, в оснащение будущего выпускника технического университета современной методологией внедренческой деятельности, готового самостоятельно и квалифицированно решать новые задачи [1].
Обсуждаемые вопросы могут быть решены, если изменить содержание и методологию процесса обучения так, чтобы традиционное обучение физике сочетать с организацией и формированием творческой учебной деятельности на всех видах занятий: лекционных, практических и лабораторнопрактических на основе ИКТ. Для этого необходима интеграция и синтез методологических, методических и дидактических принципов в рамках технологического подхода к обучению [2; 3]. Одним из них является проблемно-ориентированный подход к обучению физике на основе ИКТ, включающий систему комплексной самостоятельной работы поисково-исследовательского характера.
Под проблемно-ориентированной системой обучения (ПОСО) понимаем обучение физике при интерактивном взаимодействии между субъектами учебного процесса, оперативном управлении методиками и средствами обучения для обеспечения творческой самостоятельной работы студентов, основой которой является поисковая учебно-исследовательская деятельность с использованием ИКТ, ориентированная на овладение мето-
дами поиска проблемных ситуаций и решения задач, соответствующих актуальным вопросам науки и практики [4].
Возможности ПОСО физике особенно четко проявляются и реализуются при системном использовании функций ИКТ. На их основе можно создать условия и ситуации, побуждающие студентов к ответственной самостоятельной учебной, учебно- и научно-исследовательской работе, условия для качественно нового формирования их творческой познавательной деятельности. Расширение проблемного поля обучения физике в техническом университете вследствие применения ИКТ, приближение его содержания к современному уровню научных знаний, использование в учебном процессе методологии физики как науки во всей полноте требует обучения, ориентированного не только на освоение системы предметных знаний, но и на развитие творчества студентов. В этом случае проблемно-ориентированная система обучения физике на основе ИКТ переводится на уровень инновационной технологии, преобразуется характер обучения в отношении целевой ориентации, способов взаимодействия преподавателя и студента, возможности дифференциации, создания новых форм самостоятельной работы и активного участия студентов в творчестве.
Если организовать обучение студентов физике (включая лабораторные работы) так, чтобы при этом структурировались и решались проблемы, возникающие в результате выявления проблемных ситуаций, анализировались способы решения проблемных задач, то это позволит подготовить студентов к решению профессиональных проблем, стимулировать формирование идей на уровне учебных проектов [4]. Поэтому требуется конкретизация дидактических оснований обучения будущих инженеров профессиональной деятельности; постановке, структурированию и решению проблем; выделению проблемных ситуаций при обучении физике на всех видах занятий.
В частности, традиционно лабораторная работа предполагает познакомить студентов, обучающихся по дисциплине «Физика» с новейшими достижениями науки, с измерительными технологиями с применением компьютеров, а также выработать у студентов потребность использовать компьютерные технологии при решении различных задач.
Полная дидактическая схема нового практикума строится на следующих внутрипредметных дидактических принципах.
1. Принцип сохранения фундаментальности обучения.
2. Принцип проблемности построения занятий, самостоятельное выделение проблемы в изученной ситуации. Реализация нечетко заданных и менее определенных условий, т. е. создание переизбытка информации для инициации любопытства, интереса и поля деятельности.
3. Дидактический принцип полноты физической системы и деятельностное разрешение противоречий в проблемной ситуации.
4. Принцип систематичности (система построения курса, при которой отдельные части связаны концептом переноса знаний и умений в новую создаваемую или созданную проблемную ситуацию). Выделение основных
элементов системы, ее структуры и раскрытие ее свойств. Формирование новых свойств системы на основе выделенных аналогов.
5. Принцип интерактивности и деятельностной технологии обучения физике (деятельность по овладению основами и технологиями научной дисциплины).
6. Принцип интенсификации обучения на основе визуализации. Создание интерактивной визуализированной модели и интегрирование в нее обучающей информации.
7. Принцип компьютеризации и диалогового взаимодействия преподавателя и студента с использованием компьютерных технологий. Варьирование IT - технологиями, применяемыми для визуализации и моделирования (FEM.Lab; Maple; Visual Basic++; MX Media Flash; Java и т. д.).
8. Принцип корпоративности изучения предмета и обучения.
Рассматриваемая система принципов может быть реализована в техническом вузе при условии создания физического практикума на основе сопряженных композиционных лабораторных работ. Общая схема лабораторных работ, применяемых в школе и вузе, представлена на рис. 1.
Рис. 1. Общая схема лабораторных работ физического практикума
На рис. 1.: В - виртуальный, ВЧ - вычислительный, Н - натурный, ВН - виртуально-натурный, НВ - натурно-виртуальный, где ВН - виртуальная лабораторная установка с встроенными натурными элементами, НВ - натурная установка, содержащая полную виртуальную модель (например, «Машина Атвуда»). Под сопряженным понимается компьютеризированный натурный эксперимент, в котором микроявления, изучаемые студентом средствами натурного эксперимента, отображаются в режиме on-line на экране монитора (например, изучение явления Холла). Применение сопряженных компьютеризированных работ позволяет решить ряд принципиально важных вопросов в теории и методике обучения физике [4]. В частности, наиболее перспективным является реализация проблемно-ориентированного обучения (рис. 2). Из приведенного рис. 2. вытекает следующее весьма важное заключение о перспективах применения
ПОСОФ в инженерных вузах. Основное состоит в том, что для формулирования, формирования идей на уровне проекта необходимо системное изменение семинарских и практических занятий по физике и создание соответствующего методического обеспечения. Становится очевидным, что требуются сборники задач нового типа.
Рис. 2. Общая схема проблемно-ориентированного обучения физике, включающая формирование и создание проекта
Таким образом, в предлагаемых условиях появляется возможность приобретения студентами ориентиров на лучший образец, умений видеть и иметь такой образец, приобретение ориентиров на знания, которые «работают» и составляют часть продукта, умения проектировать знания на будущее, умения выявить в знаниях прошлого бесценные методы их открытия и новые возможности их нового прочтения, вызванные достижениями современной технологии промышленного производства.
Библиографический список
1. Ларионов, В. В. Методологические основы проблемно-ориентированного обучения физике в техническом университете [Текст] / В. В. Ларионов. - Томск. -Изд-во Томск. ун-та, 2007. - 240 с.
2. Пурышева, Н. С. Дифференцированное обучение физике в средней школе [Текст] / Н. С. Пурышева. - М.: Прометей, 1993. - 224 с.
3. Усова, А. В. Формирование учебных умений и навыков учащихся на уроках физики / А. В. Усова, А. А. Бобров. - М.: Просвещение, 1988. - 112 с.
4. Ларионов, В. В. Проблемно-ориентированное обучение физике студентов в техническом университете [Текст]: автореф. ... дисс. д. п. н. / В. В. Ларионов.- М.: МПГУ. - 2008. - 42 с.
