Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Развитие творческой самостоятельности студентов технического вуза в процессе обучения через чтение учебника физики. Монография.pdf
СЛУЖИТ: источник энергии
=
2
=
2
=
2
Конденсатор – Т. У.
УСТРОЕН: состоит из двух изоли-
Проводники в электро-
Эксперимент. Вывод: Внутри проводников электростатического поля нет! Электропроводность
=
=
в фарадах
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ:
=
= 0
=
ПРИМЕНЯЕТСЯ:
= + +. . +
Параллельное со-
= = =. . =
= + +. . +
соединение
статическом поле
– свойство проводника накапливать электрический заряд.
Электроёмкость – скалярная физическая величина, обозначается буквой С, характеризует способ-
ность проводника (системы проводников) накапливать электрический заряд, определяется по фор-
муле для уединённого проводника с
; (системы проводников
), измеряется в СИ
Плоский конденсатор
ɛɛ
при зарядке
при разрядке
рованных друг от друга металлических пластин, заполненных диэлектриком
1
1
=
Последовательное
1
+
+. . +
1
=
=
=
=
+ +. . +
=. .
Рис.2.3. ОК 1 «Проводники в электростатическом поле»
71
В-третьих, с целью выявления того, что студент ещё не знает и не
умеет, он просматривает текст параграфов главы учебника, описывающих
проводники в электростатическом поле. Не знает:
1. Доказательства свойств электростатического поля в проводнике,
когда проводник находится вне внешнего электростатического поля.
2. Свойств (зависимость напряжённости от расстояния =
() = (
гда проводник находится во внешнем электростатическом поле:
1) электростатическое поле внутри проводника;
2) на внутренней поверхности проводника;
3) внешней поверхности проводника;
4) на расстоянии r от проводника.
Не умеет находить энергию и электроёмкость сферического и цилиндрического конденсатора.
Непосредственно с лектором-преподавателем студенты составляют
план лекционного занятия, пункты которого чаще всего совпадают с
названиями параграфов учебного текста.
II. В ходе лекционного занятия:
)
) электростатического поля в проводнике, ко-
1. Студент выполняет деятельность конспектирования лекции. В
процессе конспектирования лекции студент выполняет аудиторную самостоятельную работу по переводу им нового знания из устной речи лекторапреподавателя в свою письменную речь. Результат самостоятельной познавательной деятельности студента с вербальным учебным текстом –
конспект лекции № 1.
2. Вносит коррективы в содержание конспекта лекции: под непо-
средственным руководством преподавателя выполняет самостоятельную
познавательную деятельность с текстовой и внетекстовой компонентой
учебника общей физики. Результат самостоятельной познавательной деятельности студента – дополненный (расширенный и углублённый) конспект лекции № 2.
3. Выполняет рефлексию. Результат самостоятельной познавательной деятельности студента под опосредованным руководством преподавателя: опорный конспект ОК 2 учебного текста (лекционного модуля учебника-конструкции личностно ориентированный преемственный учебник
физики [112]) (рис. 2.4).
72
Проводники в элек-
Доказательство: для проводника 1) вне внешнего электростатического поля напряженность
= 0
=
=
() и потенциал = () зависит от расстояния
Конденсатор – Т. У.
=
2
СЛУЖИТ: источник
ПРИМЕНЯЕТСЯ:
=
Соединение
ПРИНЦИП ДЕЙ-
= 0
УСТРОЕН
внутри проводника
2) во внешнем электростатическом поле напряжённость электростатического поля
и потенциал
тростатическом поле
;
энергии
Конденсатор плоский
ɛ
ɛ
Сферический
= 4
ɛɛ
СТВИЯ: при за-
ɛ
ɛ
рядке =
при разрядке
Цилиндрический
конденсаторов
с =
ɛɛ
Рис.2.4. ОК 2 «Проводники в электростатическом поле»
Продукт процесса обучения через чтение (самостоятельной познава-
тельной деятельности студента с учебником под непосредственным руководством преподавателя) – опорный конспект ОК 2 учебного текста (модуля основные знания и лекционного модуля учебника-конструкции личностно ориентированный преемственный учебник физики), содержание которого определяет уровень усвоения темы «Проводники в электростатическом поле».
Сравнительный анализ опорных конспектов позволяет увидеть, что понятие
«электроёмкость» обогащается новым содержанием: содержание ОК 2 «Проводники в электростатическом поле» есть расширенное и углублённое содержание ОК 1 «Проводники в электростатическом поле».
III. На после лекционном аудиторном занятии:
Для студентов-первокурсников технического вуза трудно соотне-
сти теорию с реальной инженерной практикой: понять зачем, где и ко-
73
гда понадобится новое знание. На после лекционном аудиторном занятии непосредственно или опосредованно под руководством преподавателя студент вносит в конспект лекции дополнения (расширяет и
углубляет) в его содержание:
1) на практических занятиях решает учебные задачи и задачи для самоконтроля понимания свойств проводника (системы проводников) в
электростатическом поле;
2) лабораторных – выполняет работу «Определение электроёмкости
конденсатора с помощью моста Сотти».
Продукт процесса обучения через чтение (самостоятельной по-
знавательной деятельности студента под опосредованным руководством преподавателя) – дополненный (расширенный и углублённый)
конспект лекции № 3.
IV. На внеаудиторном занятии:
Студент-первокурсник использует научные тексты и Интернет-
ресурсы, вносит в конспект лекции дополнения, тем самым углубляет и
расширяет его содержание. В зависимости от направления образования и
профиля обучения с целью «приближения» содержания учебной информации к профессиональной информации он выполняет творческие задания:
от задач, предназначенных для закрепления изученного учебного материала, до проблемных задач в инженерной постановке, сформулированных
близко к реальной инженерной практике с избытком или недостатком исходных данных.
Продукт процесса обучения через чтение (самостоятельной познава-
тельной деятельности студента с вербальной и невербальной информацией) дополненный (расширенный и углублённый) конспект лекции № 4 –
личностно ориентированный модуль учебника-конструкции личностно
ориентированный преемственный учебник физики, – в котором понятие
«электроёмкость» обогащается новым содержанием до применения понятия для решения познавательных, технических, профессиональных и практико-ориентированных задач.
Студент в процессе обучения через чтение осуществляет информа-
ционный перенос, который заключается в трансляции информации из области, где она была получена, в другую область с её последующим закреплением в новом контексте. В процессе трансляции информации (содержания учебного текста учебника общей физики, конспекта лекций, научной и
научно-технической литературы и информации в Интернет-ресурсе) студент испытывает трудности:
1) между разными областями знания;
2) различными уровнями одного и того же знания.
Пути преодоления трудностей связываем с «получением» студентов,
научившихся понимать информацию в процессе познания [115].
74
Личностно ориентированный модуль учебника-конструкции – про-
дукт познания – индивидуальное знание, которое представляет собой совокупность ощущений, восприятий, представлений, образов и понятий в
сознании отдельно взятого студента. Индивидуальное знание (система индивидуальных знаний) и есть содержание учебника физики, который автор-студент технического вуза «сам пишет для себя».
Таким образом,
- во-первых, обучение студента через чтение и перевода его в ситуацию творческой самостоятельности с демонстрацией того, на что способен
вузовский учебник общей физики и на что способен сам студент позволяет
автору-студенту «самому для себя написать» личностно ориентированный
модуль учебника-конструкции личностно ориентированного преемственного учебника физики;
- во-вторых, обучение студента через чтение, несмотря на то, что
одна и та же информация отдельно взятым студентом воспринимается и
понимается совершенно по-разному, делает возможным персонализацию обучения.
2.3.2. Структурно-функциональная модель развития
творческой самостоятельности студентов технического вуза
Техническое образование должно быть системным, опирающимся на
базовые естественнонаучные дисциплины. Физика – основа интеллектуального развития личности. В техническом вузе является базовой наукой в
усвоении (освоении) студентами общетехнических и технических наук.
Чтобы физическое знание стало внутренним достоянием и интеллектуальным ресурсом будущего инженера, требуется время, которого стандарты в
необходимом количестве не предусматривают. Возникает противоречие
между временными ограничениями учебного процесса и необходимостью
подготовки студентов к инновационной деятельности.
Современные средства обучения позволяют интенсифицировать
учебный процесс: сократить время на освоение определенных интеллектуальных ресурсов, но они не отменяют механизмов протекания когнитивных процессов в структуре личности, которые развернуты во времени.
Вузовский учебник общей физики как средство обучения, обеспечи-
вающее качество инженерного образования, должен стать не только инструментом предъявления знания, но и механизмом способствующим развитию творческой самостоятельности.
Конечный продукт творческой самостоятельности студента в про-
цессе обучения физике через чтение учебника – это личностно ориентированный преемственный учебник. Личностно ориентированный преемственный учебник физики – это учебник-конструкция, который состоит из
75
отдельных учебников, а учебники – из отдельных модулей, «сшитых» в
тематический блок. Тематический блок – структурная единица личностно
ориентированного преемственного учебника (рис. 2.5).
Г ГБ ГП ГЛО
ДБ ДП ДЛО
к
P
(i) PкБ(i) PкП(i) P
ИБ ИП ИЛО
кВ1
(i) P
кВ2
(i)
Модуль БЗ Модуль ОЗ Модуль Л Модуль ЛО
Базовый учебник
Преемственный учебник
Личностно ориентированный преемственный учебник
Рис. 2.5. Структурно-функциональная модель развития творческой самостоятельности
студентов технического вуза:
– главное; – доказательство (аргументирование) главного;
– иллюстрации главного
В иллюстрации модели:
- величина P
том до начала его работы с учебником;
- величина P
том после его работы с модулем базовые знания (БЗ) базового учебника;
- величина P
том после его работы с модулем основные знания (ОЗ) базового учебника;
- величина P
после его работы с лекционным модулем (Л) преемственного учебника;
- величина P
том после его работы с личностно ориентированным модулем (ЛО) личностно ориентированного преемственного учебника.
к
(i) соответствует уровню знаний, полученных студен-
кБ
(i) соответствует уровню знаний, полученных студен-
кП
(i) соответствует уровню знаний, полученных студен-
кВ1
(i) соответствует уровню знаний, полученных студентом
кВ2
(i) соответствует уровню знаний, полученных студен-
76
Параметр (i) соответствует номеру блока темы и последовательно
принимает значения 1, 2, … n. Индекс (Б) обозначает базовый, (П) – повышенный, (В 1) и (В 2) – соответственно высокий и более высокий уровень знаний студента.
С помощью такой модели можно осваивать содержание учебной, в
перспективе научной и профессиональной информации. А именно, выявить в учебном тексте:
- главное в тексте (Г). В иллюстрации модели видно, что главное в
тексте расширяется и углубляется при переходе от одного учебника (модуля учебника) к другому;
- доказательство (аргументирование) главного в тексте (Д). В иллюстрации модели видно, авторы базового (ДБ), преемственного (ДП), личностно ориентированного (ДЛО) учебника приводят своё доказательство (аргументирование) главного в тексте, то есть формулируют свою точку зрения;
- иллюстрации доказательства главного в тексте (И). В иллюстрации
модели видно, авторы базового (ИБ), преемственного (ИП), личностно
ориентированного (ИЛО) учебника приводят свои примеры, иллюстрирующие доказательство главного в тексте.
Стрелочки в иллюстрации модели служат инструкцией к выполнению деятельности конструирования личностно ориентированного преемственного учебника в определённом направлении. Деятельность конструирования личностно ориентированного учебника учебника-конструкции
личностно ориентированный преемственный учебник состоит из совокупности познавательных действий. Действие включает определённую совокупность операций, выполняемых в определённом порядке и в соответствии с определённым правилом [113].
В личностно ориентированном преемственном учебнике физики учтены:
1. Уровень готовности студента (я знаю и могу). Знания будут весьма
поверхностными, если не будут опираться на опыт студента. Никакие объяснения не могут заменить субъективного опыта личности.
2. Индивидуальные различия студентов (я хочу знать и уметь). Вера
в свою обязательную успешность.
3. Возможность самостоятельной работы с учебным, техническим и
научным текстом и информацией в Интернет-ресурсе (я узнал и смогу создавать новое для себя) [114].
Личностно ориентированный преемственный учебник физики оставляет возможность:
Во-первых, студенту, повторяя старое, при каждом повторении прибавляя немного нового, прочно усваивать громадное количество теоретической и фактологической информации, которой ему бы «никогда не одолеть, если бы оно усваивало одни факты, не строя нового на прочном фундаменте старого» (К. Д. Ушинский) (цитата по И. Подласому [259]). Кроме
того: 1) правильное распределение повторений во времени дают студенту
77
возможность удержать в памяти более 80 % информации [230, с. 179]; 2)
работать студенту на том уровне, который для него сегодня возможен и
доступен в условиях, когда подготовка инженерных кадров с новыми профессиональными компетенциями напрямую связана с развитием фундаментальных наук, в том числе физики, которая на современном этапе развития инженерного образования не является профилирующей дисциплиной в техническом вузе [115].
Во-вторых, преподавателю:
- расширить и углубить с учётом различных направлений подготовки
и профилей обучения бакалавриата изучение отдельных разделов физики;
- проводить занятия по технологии персонализации обучения;
- персонализировать контроль качества усвоения (освоения) студен-
том учебного материала и умения его использовать;
- предусмотреть обязательное выполнение каждым студентом само-
стоятельной работы, которая должна быть связана с выбранной специальностью и должна показать его умение получения, сохранения, производ-
ства и распространения достоверной информации.
Следуя предложенной инструкции к выполнению деятельности конструирования личностно ориентированного преемственного учебника в
определённом направлении, можно компенсировать недостаточную довузовскую подготовку студентов и малое количество отводимого в вузе
учебного времени на изучение физики. Сгладить разрыв между желаемым
и наличным уровнем вузовской подготовки бакалавров по техническим
специальностям, а выпускники смогут более уверенно адаптироваться как
к условиям производства, так и к жизни в современном обществе.
Таким образом, личностно ориентированный преемственный учеб-
ник физики служит развитию творческой активности студента и представляет собой индивидуальную траекторию продвижения отдельно взятого
студента технического вуза из зоны актуального развития в зону ближайшего развития. Позволяет снять противоречие между временными ограничениями учебного процесса и необходимостью подготовки студентов к
инновационной деятельности.
2.3.3. Развитие творческой самостоятельности
при усвоении нового знания в процессе обучения физике
через чтение учебного текста
В последние годы множество публикаций посвящено вопросам личностно ориентированного образования: в основном о выборе индивидуальной траектории движения обучающихся в образовательном пространстве. Мы не явились исключением. С целью самоорганизации и само-
управления самостоятельной работой студент, ознакомившись с рабочей
программой по дисциплине, с календарным планом изучения дисциплины
78
и бальной оценкой текущей успеваемости, заключает договор с преподавателем. Договор об изучении курса общей физики в техническом вузе представляет собой индивидуальный образовательный маршрут студента с ука-
занием отрезка времени, в течение которого выполняется маршрут, графика выполнения заданий и контрольных точек сроков представления заданий (приложение). Договор составляется студентом совместно с препода-
вателем. Новизна индивидуальной траектории движения студента в обра-
зовательном пространстве в соответствии с договором состоит в том, что в
основе договора лежит принцип персонализации не только контроля самостоятельной работы студента, а в целом процесса обучения физике. При
заключении договора студент берёт на себя обязательство за семестр усвоить самостоятельно программный материал или определённую часть его на
ступени понимания на уровне кодирования. Преподаватель обязуется консультировать студента, так как без помощи преподавателя студент не сможет вскрыть ни сущность усваиваемых понятий, ни содержание эффективных способов работы с ними. Самостоятельное продвижение оставит его
на поверхности предмета усвоения.
Анализ результатов наших исследований подвёл нас к выводу: выбор
индивидуальной траектории движения студента в образовательном пространстве – это лишь одна сторона проблемы. В целом же проблема личностного самоопределения студента в учебной деятельности гораздо шире
и требует дополнительных исследований.
Различают две основные группы инженерных задач:
- конструкторские, когда в рамках имеющихся физических ограни-
чений находят оптимальные варианты в проектировании;
- изобретательские, когда применяется новый принцип достижения
решения, достигается новый вариант изделия, технологии, системы с обходом существующих организаций [176].
Различают уровни, созданные в результате решения изобретательских
задач, в зависимости от степени новизны: от мельчайшего изобретения, незначительно меняющего объект (первый уровень) до самого крупного изобретения, образующего принципиально новую систему (пятый уровень) [371].
В ходе практической деятельности решения изобретательских задач у
студентов технического вуза нередко возникают затруднения. В. И. Аверченков
отмечает, что «изобретательская задача трудна по трём причинам:
- во-первых, сначала мы имеем дело не с задачей, а с изобретательской ситуацией – целым клубком задач и нужно каким-то образом выделить из этого клубка единственно правильную задачу;
- во-вторых, пытаясь решить задачу известными путями, мы наталкиваемся на техническое противоречие
;
- в-третьих, нужно каким-то образом докопаться до спрятанного в его
глубине физического противоречия. Устранить физическое противоречие –
найти подходящий технический приём или физический эффект» [4, с. 13-14].
79
Достаточно: есть изобретательская задача. Необходимо: решить
изобретательскую задачу, то есть найти противоречие: 1) административное; 2) техническое; 3) физическое. Студенты часто не умеют найти в
изобретательской задаче противоречие. С. Г Альтшуллер выявил причину:
студенты не умеют читать изобретательские задачи. Анализ результатов
исследования подвёл его к выводу: студентов необходимо учить читать
изобретательские задачи. Чтение развивает техническое мышление [13].
Одним из путей развития творческой самостоятельности студентов
является формирование у него умения самостоятельно ориентироваться в
информационном поле. В психологии известно, что постановка вопроса, с
одной стороны, свидетельствует об умении анализировать ситуацию, с
другой – служит критерием продвижения студента в усвоении материала.
С целью снять физическое противоречие в изобретательской задаче необходимо учить студентов технического вуза умению читать задачи по физике: «умению задавать уточняющие вопросы по ходу анализа задачи с недостатком данных» (Г. А. Вайзер) [137, с. 400-404].
Проведенное нами исследование показало, что умение задавать во-
просы-задачи и решать их по ходу анализа конкретной ситуации позволяет
студенту не только усвоить деятельность умение читать, но и проявить
творческую самостоятельность при усвоении нового знания [107].
На начальном этапе обучения в техническом вузе учим студентовпервокурсников понимать физику через чтение учебного текста учебного
пособия «Курс физики» (автор Т. И. Трофимова). На последующих этапах
студент сам выбирает базовый учебник по физике, который «ему больше
всего по душе» (П. Л. Капица) [142].
На лекционном занятии при усвоении нового знания автор-студент
пишет личностно ориентированный модуль учебника-конструкции личностно ориентированный преемственный учебник физики.
Фрагмент содержания учебника автора-студента.
Тематический блок 2. Основы динамики.
Блок 2.3. Динамика вращательного движения абсолютно твёрдого тела.
Основное уравнение динамики вращательного движения абсолютно
твёрдого тела. Преподаватель даёт студентам задание: найти связь между
физическими величинами, описывающими динамику вращательного движения абсолютно твёрдого тела. Для этого предлагает решить задачу.
Задача. На барабан радиусом R=0,5 м намотан шнур, к концу которого привязан груз массой m=10 кг. Найти момент инерции J барабана, если
2
известно, что груз опускается с ускорением а=2,0 м/с
.
С целью решить задачу студент формулирует систему вопросов – познавательных задач (ПЗ), которые, по Г. А. Вайзер, провоцируют движение
мысли в области поиска решения [137].
80