ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И МЕТОДИКИ ПРЕПОДАВАНИЯ ФИЗИКИ

РЕФЕРАТ

ПРОБЛЕМА ФОРМИРОВАНИЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ УМЕНИЙ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ ПРАКТИКУМОВ

г. Астрахань – 2008

Содержание

Введение 2

Сочетание традиционной репродуктивной методики проведения практикума с новыми подходами 4

Дидактические принципы 11

Новые подходы к организации физического практикума 14

Усиление практической направленности лабораторных работ 14

Реализация личностно ориентированного подхода при организации физического практикума 16

Сочетание современного лабораторного практикума с информационными технологиями 19

Интеграция теоретических и эмпирических знаний как общность научного и учебного познания 20

Цикличность проведения практикумов 26

Реальность задач решаемых на лабораторном практикуме 27

Заключение 28

Литература 29

Введение

Основной задачей университетского образования является подготовка высококвалифицированных специалистов широкого профиля, способных к постоянному творческому поиску, приобретению новых знаний и обладающих навыками научного подхода к решению задач современного производства.

Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования выдвигается требование подготовить специалиста физика к решению следующих задач научно-исследовательской (экспериментальной, теоретической и расчетной) деятельности:

• научные исследования поставленных проблем;

• формулировка новых задач, возникающих в ходе научных исследований;

• разработка новых методов исследований;

• выбор необходимых методов исследования;

• освоение новых методов научных исследований;

• освоение новых теорий и моделей;

• обработка полученных результатов научных исследований на современном уровне и их анализ;

• работа с научной литературой с использованием новых информационных технологий, слежение за научной периодикой;

• написание и оформление научных статей;

• составление отчетов и докладов о научно-исследовательской работе, участие в научных конференциях [23, с.2].

Уровень подготовленности специалиста к научно-исследовательской деятельности зависит от того, как сформированы у него исследовательские умения. Без систематического, непрерывного формирования исследовательских умений всех студентов невозможно выполнение требований, заявленных Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования.

Формирование исследовательских умений начинается еще в школьный период, когда ученики выполняют несложные лабораторные работы, решают творческие задачи, выполняют экспериментальные домашние задания исследовательского характера, занимаются проектной деятельностью, участвуют в турнирах юных физиков, в конференциях, занимательных вечерах, олимпиадах по физике. Однако, как показывает анализ соответствующей психолого-педагогической и методической литературы, а также наш опыт преподавательской деятельности, возвращаются к исследовательской работе эти школьники уже на старших курсах университета, когда изучают дисциплины специализации. Таким образом, возникает временной пробел в исследовательской деятельности студентов. Вместе с тем, общий физический практикум 1-3 курсов имеет, на наш взгляд, большие возможности в формировании исследовательских умений. Мы согласны с мнением Е.Н. Бегинина, Б.С.Дмитриева, А.А. Князева, Н.Б. Ковылова, Ю.И. Левина, Ю.П. Шараевского, которые считают, что «общие основы физического эксперимента для студентов – физиков закладываются на младших курсах, и они тесно связаны с курсом общей физики и физическим практикумом. Полученные на этом этапе умения и навыки во многом определяют успешность дальнейшего обучения, и способствуют формированию высококлассных специалистов» [6, с.33].

Сочетание традиционной репродуктивной методики проведения практикума с новыми подходами

По своему назначению лабораторные занятия можно классифицировать так:

1. Вводные или измерительные лабораторные занятия, которые проводятся в ряде ВУЗов по общенаучным и общетехническим дисциплинам. Их цель – проиллюстрировать основные закономерности изучаемой науки, ознакомить студентов с техникой эксперимента, теорией погрешностей и методами обработки экспериментальных данных, с устройством и принципом работы часто встречающихся измерительных приборов;

2. Практикумы, которые являются переходным этапом накопления знаний и практических навыков, приобретаемых при усвоении общих курсов, к изучению специальных дисциплин и освоению методов научных исследований;

3. Практикумы по дисциплине специализации (специальные практикумы), являющиеся заключительным этапом в практической подготовке специалистов и способствующие формированию навыков экспериментальных научных исследований в определенной области науки или производственной деятельности [25].

Наибольший вклад в формирование исследовательских умений студентов младших курсов вносит, на наш взгляд, второй класс практикумов, то есть лабораторные работы, выполняемые студентами физиками в течение 1-6 семестров.

Анализ практикумов, разработанных в период до 1980 года [27,28,29,30,38,42,43 и др.], показывает, что основными целями, которые ставили в то время исследователи перед лабораторными работами, являются: раскрытие связи теории и практики; формирование навыков работы с физическим оборудованием; практическое освоение наиболее важных методов измерений; обучение грамотному проведению эксперимента.

По мнению С.И. Архангельского (1974г.), главной задачей лабораторного практикума является установление связи теории и практики на основе экспериментальных исследований в специально оборудованных помещениях – лабораториях. Студенты приобретают навыки и умения в обращении с измерительными приборами, аппаратами, экспериментальной техникой, установками, технологическим оборудованием, проводят непосредственные экспериментальные наблюдения, и осмысливают изучаемые явления и процессы [4,5].

По С.И. Зиновьеву (1975г.) лабораторные занятия предназначаются для углубленного изучения научно-теоретических основ предмета, овладения современными методами и навыками экспериментирования с применением новейших технических средств обучения [18].

Ф.Ф. Игошин., С.М. Козел и др. (1973), при разработке практикума, ставят цели: дать студентам возможность на опыте изучить физические явления; научить их обращаться с разнообразными, в том числе с самыми современными, физическими приборами; привить необходимые навыки по наладке и проверке аппаратуры [30].

Несомненно, практикумы, разработанные в этот период, имеют огромное значение, и методика их проведения вполне себя оправдала, но социальное развитие общества требует постоянного пересмотра методик. Работа по устаревшим правилам привела к снижению познавательной активности и, как следствие, уменьшению уровня экспериментальной подготовки специалистов.

Начиная с 80-х годов остро встали вопросы о дифференцированном подходе в обучении студентов, повышении их познавательной активности и развитии творческих способностей.

По мнению Л.Л. Гольдина (1983г.), цель практикума заключается не только в том, чтобы позволить студенту самому воспроизвести основные физические явления, научить его обращению с основными измерительными приборами и познакомить с важнейшими методами измерений, но и развить его творческое мышление и исследовательские умения. Он предлагает дополнительные экспериментальные задания для более успешных студентов, стремящихся расширить свои знания [31].

Ю.В. Леонов и Л.Т. Прищепа, (1985г.), анализируя формы активизации познавательной деятельности студентов на лабораторных занятиях, отмечают, что «наиболее эффективно развиваются творческие способности студентов, и прививаются практические навыки при выполнении ими лабораторных работ проблемного содержания. В существующих же лабораторных практикумах по курсу общей физики (авторы ссылаются на практикумы 70-х годов) материал по лабораторным работам изложен так, что он не содержит элементов проблемности, и выполнение таких лабораторных работ сильными и средними по знаниям студентами не вызывает у них интеллектуальных затруднений, слабо развивает физическое мышление» [22, с.18].

Как отмечает Н.Б. Догадин, на сегодняшний день нет единого подхода к задачам, стоящим перед лабораторным практикумом. Наиболее актуальными являются две из них. «По одной – лабораторный практикум рассматривается как способ приобретения практических навыков работы с приборами, адаптированный к данному объекту исследования. По другой – практикум предназначен для практической апробации и подтверждения основных положений теории объекта исследования. В первом случае основное внимание уделяется знанию студентом правил работы с приборами, умению измерять различные физические величины, оценивать точность получаемых результатов. Во втором – необходимо знание теории исследуемых процессов, умение сопоставлять наблюдаемые явления с ее основными положениями и обосновывать полученные в процессе выполнения лабораторной работы результаты». Анализируя влияние поставленной перед практикумом задачи на конечный результат обучения, автор делает вывод: «выделяя в качестве приоритетной задачи при подготовке к лабораторным работам изучение вопросов теории, подтверждаемой в эксперименте, заставляет студентов во время семестра систематически изучать теоретические курсы, позволяет поднять уровень его знаний. Все это систематизирует процесс обучения, облегчит усвоение материала, а значит, повысит степень профессиональной подготовки студента» [13, с.57].

Однако, мы согласны с мнением большинства современных ведущих исследователей, считающих, что с помощью лабораторного практикума следует не только развивать экспериментальные навыки, но также активизировать творческий потенциал обучаемых.

Ю.В. Беховых, Л.А. Беховых, А.А. Левин отмечают, что именно «на лабораторных занятиях студенты узнают о научном подходе к решению тех или иных физических задач, об основном принципе физики как науки: «опыт – критерий истины», наглядно убеждаются в справедливости физических теорий и законов». Авторы к задачам, стоящим перед практикумом относят: расширение кругозора студентов, повышение интереса к предмету, а также выполнение несложной творческой исследовательской деятельности [7, с.61].

Указывая на роль физического практикума в техническом ВУЗе, Н.Ю. Евсикова, Н.С. Камалова, В.И. Лисицын, Н.Н. Матвеев, В.В. Постников, отмечают тот факт, что физический практикум помогает студентам уяснить физические основы реальных явлений, их практические и качественные оценки, оперировать размерностями и порядками величин, приобрести навыки работы с измерительными приборами, научится описывать, и теоретически объяснять физические явления, формулировать выводы, оформлять отчеты. Авторы также считают, что при проведении лабораторного практикума, необходимо организовать самостоятельное, но контролируемое творчество студентов [15, с.119].

Т.Г. Ваганова, Е.А. Семенюк указывают на то, что «… в практике учебного процесса, особенно на младших курсах ВУЗа, не создано реальных условий для включения студентов в систему будущей творческой деятельности. Некоторые особенности и механизмы использования проблемно – ориентированного обучения в учебном процессе ВУЗа еще недостаточно исследованы. Поэтому возникает необходимость разработки методов, средств и форм обучения, позволяющих развить творческое мышление студентов» [8, с.29].

Конечно, консервативный подход к выполнению лабораторных работ общего физического практикума имеет много плюсов. К.П. Кортнев, Н.Н. Шушарина [19, с.281] отмечают, что при традиционном подходе в итоге выполнения практикума студент должен:

• иметь представление о методах постановки экспериментальной физической задачи;

• уметь определять состав измеряемых физических характеристик;

• иметь представление о конструктивных элементах экспериментальных стендов;

• знать методику измерений, состав и принцип действия измерительных устройств, предназначенных для измерения физических характеристик на данном стенде;

• уметь проводить измерения различных физических характеристик;

• знать и уметь применять методику обработки результатов и ошибок измерений;

• уметь анализировать результаты экспериментов и делать выводы о результатах решения поставленной задачи.

К перечисленным умениям, по нашему мнению необходимо добавить:

• уметь пользоваться простым физическим оборудованием;

• уметь определять назначение, цену деления и внутреннее сопротивление электроизмерительных приборов, а так же выставлять нужный для данных измерений предел;

• правильно «читать» и составлять простейшие электрические цепи по предложенной схеме;

• налаживать и регулировать простейшие физические приборы;

• проводить несложный ремонт оборудования;

• закрепить знания лекционного курса практической работой, доказывая базовые законы и положения.

Однако традиционная методика выполнения работ имеет и ряд недостатков, среди которых выделим наиболее значимые с нашей точки зрения:

1. не во всех ВУЗах имеется возможность организовать выполнение лабораторных работ фронтально;

2. небольшое число часов, отводимых на практикумы (менее 70), не позволяет организовать выполнение лабораторных работ, закрепляющих основные законы физики, в достаточном количестве;

3. существенно снижает возможность творческого подхода к выполнению задания предложенный в методическом пособии план к работе;

4. выполнение работ студенческими «бригадами» по 2-3 человека усложняет контроль самостоятельности работы каждого студента.

Как показывает практика, традиционный вузовский метод проведения лабораторных занятий по готовым методическим указаниям приводит к тому, что, работая по единому шаблону, студент, строго следуя инструкции, может благополучно выполнить работу, так и не до конца осознав сути проведённого эксперимента. При этом у него не формируются исследовательские умения и не развиваются творческие способности.

Тем не менее, мы согласны с мнением К.П. Кортнева, Н.Н. Шушарина [19], что с помощью лабораторного практикума возможно развивать исследовательские умения следующего типа:

• охватывать всю проблему в целом;

• корректно ставить исследовательскую задачу;

• оценивать методы решения поставленной экспериментальной задачи;

• планировать эксперимент;

• искать оптимальное решение поставленной экспериментальной задачи;

• реализовать экспериментальную методику;

• оценивать ее информативность и точность.

Разумное сочетание традиционной репродуктивной методики проведения практикума с новыми подходами позволит не только приобрести элементарные навыки экспериментирования, практически освоить наиболее важные методы измерений, но и сформировать исследовательские умения студентов физиков младших курсов, подготовить их к дальнейшей научно – исследовательской работе.

Дидактические принципы

Большое значение при разработке методики формирования исследовательских умений средствами лабораторного практикума имеют дидактические принципы.

Е.Н. Бегинин, Б.С. Дмитриев, А.А. Князев, Н.Б. Ковылов, Ю.И. Левин, Ю.П. Шараевский [6] свою методику строят на следующих дидактических принципах:

• заинтересованность студента в экспериментальных исследованиях;

• связь практикума с курсом лекций, но, при этом, не простая проверка известных закономерностей, а освоение методики измерений и анализ различий экспериментальных результатов;

• многофункциональность и модульность измерительных комплексов для увеличения числа выполняемых заданий на одной установке и возможности их дальнейшей модернизации;

• интенсификация образовательного процесса за счет экономии времени на рутинных вычислениях;

• анализ, грамотная обработка и наглядное представление данных с использованием компьютерных технологий;

• дифференциация работ по степени сложности в зависимости от способностей конкретного студента, его желания и умения работать с аппаратурой.

И.А. Осипова [25] при разработке методики проведения практикума особое внимание уделяет следующим дидактическим принципам:

• связь практикума с единой физической картиной мира;

• профессиональная направленность практикума;

• исследовательская ориентация учебного процесса;

• использование современного оборудования;

• соответствие высокому научному и методическому уровню.

В.Н. Воронцов, О.В. Денисова, С.Д. Ханин, Е.В. Цуревский [9] считают главными дидактическими принципами методики проведения лабораторного практикума следующие:

• ознакомление с основными проблемами данной отрасли промышленности на современном этапе;

• целостный подход к изучению проблем дисциплины и ее научных основ;

• сочетание научности и доступности;

• сокращение разрыва между действительным состоянием отраслей промышленности и содержанием соответствующих им дисциплин;

• связь с курсом лекций (единство эксперимента и теории);

• исследовательская ориентация учебного процесса.

В.В. Светозаров, Ю.В. Светозаров [32, 33] при разработке методики проведения практикума опирались на следующие принципы:

• экономия времени за счет сокращения рутинных процедур;

• методическая полнота;

• связь с единой картиной мира;

• наличие легко модернизируемых комплексов;

• наличие многофункциональных измерительных комплексов;

• обучение работе с перспективной измерительной техникой;

• выбор метода исследования и разработки схемы установки;

• связь с курсом лекций (единство эксперимента и теории);

• наличие реальных физических экспериментов;

• прикладной характер выполняемых работ;

• фронтальность, многоуровневость, организация самостоятельных экспериментальных исследований;

• исследовательская ориентация учебного процесса.

Рассмотрев системы дидактических принципов, предложенных различными авторами, выделим принципы, имеющие, на наш взгляд, наибольшее значение:

• усиление практической направленности;

• реализация личностно- ориентированного подхода;

• использование информационных технологий;

• учет общности методов научного и учебного познания, интеграция теоретических и эмпирических знаний.

Новые подходы к организации физического практикума

Анализ литературы, посвященной организации практикумов показывает, что к настоящему моменту разработаны различные методики его проведения. Ведущие ученые стремятся создать образовательную технологию, которая в отличие от традиционных способов проведения лабораторных занятий, позволяет исключить формализм в выполнении работ практикума, способствует более полному пониманию теоретического материала, помогает развить творческий потенциал обучаемых.