Физика занимает одно из ведущих мест среди фундаментальных дисциплин в техническом вузе. Одной из задач обучения физике является формирование системы знаний, умений и навыков. Следует отметить, что решения данной задачи, зависит от прочности заложенного на начальном этапе обучения в техническом вузе теоретического фундамента. В процессе обучения студенты должны овладеть глубокими и прочными основами научных знаний, научиться применять полученные знания на практике. Это поможет будущему специалисту создавать новые технологии и технические устройства, творчески подходить к решению проблем дальнейшего развития науки, техники и производства.
Следуя принципам дидактики, процесс обучения в вузе необходимо построить таким образом, чтобы в процессе совместной деятельности преподавателей и обучаемых была сформирована система знаний, умений и навыков. Эта задача обучения физики в техническом вузе реализуется через такие организационные формы обучения как лекции, практические и лабораторные занятия, семинары, конференции.
Лекция в вузе занимает ведущее место в учебно-воспитательном процессе и позволяет решать разнообразные задачи. Однако решить задачу формирования системы обобщенных знаний при традиционном способе передачи готовых знаний обучаемым через монологическую форму общения достаточно сложно. Поэтому необходимо организовать лекционные занятия так, чтобы у обучаемых возникла потребность к приобретению знаний, а результатом совместной деятельности преподавателя и обучаемых стала совокупность полученных знаний, приведенная в систему. С этой целью мы практикуем использование опорных конспектов лекций, разработанных по методу блоков и позволяющих повысить качество осмысления теоретического материала, а так же активизировать мыслительную деятельность обучаемых [1].
На всех этапах обучения большое значение имеет применение теоретических знаний на практике, которое, в частности осуществляется при решении задач.Решение задач способствует более сознательному прочному усвоению теоретического материала. С помощью задач можно продемонстрировать роль физики в развитии современной техники и производства. Это в свою очередь позволит более четко определить рольи место физических знаний в профессиональном образовании. Приступая к решению задач необходимо изучить и повторить теоретический материал. Глубокая теоретическая подготовка обеспечит продуктивную деятельность на практических занятиях. В связи с этим мы разработали учебное пособие, в котором достаточно большое внимание уделяется теоретической подготовке обучаемых[2].
В техническом вузе одной из форм обучения физике является лабораторный практикум, который несомненно играет весомую роль в формировании системы знаний, умений и навыков. Лабораторный практикум по физике позволяет решить ряд задач, в частности, дает возможность глубже проникнуть в мир физических явлений, знакомит с методами измерения физических величин, позволяет выработать умения и навыки работы с приборами, экспериментально проверить некоторые теоретические положения курса, более сознательно усвоить их, повторить и обобщить пройденный материал. Лабораторные занятия служат надежным оружием в борьбе с формализмом в процессе обучения физике.
Правильно организованные лабораторные занятия позволяют преодолеть разрыв между теорией и практикой, показать более очевидную связь, существующую между наукой и техникой, более очевидно подчеркнуть важную мысль, что законы, изучаемые в курсе физики, являются отображением реальной, окружающей нас действительности.
Особенно ценным и важным является приобретение умений самостоятельно проводить эксперимент и его анализ, приобретать новые знания при самостоятельном проведении эксперимента [3]. Проведение опытов, наблюдение за происходящими процессами в ходе эксперимента, произведение измерений, способствуют развитию логического мышления, умений и навыков отличать главное от второстепенного, существенное от несущественного. В процессе выполнения эксперимента проявляется самостоятельная мыслительная деятельность обучаемых. Им приходится сравнивать, анализировать, делать выводы о наблюдаемых закономерностях, явлениях. Активный поиск решения поставленной в лабораторной работе задачи приводит к созданию у обучаемых устойчивых познавательных интересов к исследованиям. При проведении эксперимента необходимо ясно представить поставленную цель, только при четко сформулированной целевой установке можно достичь желаемого результата. Проведение лабораторного физического эксперимента включает следующие этапы: подготовка к лабораторной работе, допуск, выполнение эксперимента, математическая обработка результатов эксперимента и соответствующий вывод, оформление отчета, защита лабораторной работы.
Первый этап лучше начинать с подготовки теоретического материала по теме лабораторной работы. Только в этом случае возможна продуктивная работа в лаборатории. Самостоятельно нужно оформить так же отчет к лабораторной работе по следующей схеме: цель работы, программа работы, приборы и принадлежности, схема установки, формулы для расчета определяемой физической величины и погрешностей косвенных измерений, результат измерений, расчет измеряемой физической величины и погрешностей измерений, вывод.
Чтобы получить допуск к лабораторной работе на втором этапе и приступить к ее выполнению, необходимо:
- ясно представить цель лабораторной работы и последовательность действий, необходимых для достижения цели;
- знать основные особенности объекта исследования;
- знать принципиальную схему используемой установки и назначение каждого из ее элементов;
- знать физические основы используемых в работе методов измерения искомых физических величин;
- выбрать метод для математической обработки полученных результатов;
- иметь общее представление об ожидаемых результатах проводимого эксперимента.
На третьем этапе после получения допуска к лабораторной работе можно приступить к ее выполнению.Для этого необходимо подготовить установку, произвести измерения. Результаты эксперимента после их оценки заносят в специально подготовленные таблицы. На следующем этапе производится математическая обработка результатов измерения, определение искомой величины и оценка погрешностей измерений. Оформление работы заканчивается выводом, отражающим достоверность полученного результата, и фиксируется достижение цели лабораторной работы. На последнем этапе предусмотрена защита лабораторной работы. Чтобы получить зачет по лабораторной работе, необходимо ответить на вопросы, предложенные преподавателем, а так же представить аккуратно оформленный отчет.
Формирование системы физических знаний в большей степени зависят от перечня контрольных вопросов, предлагаемых обучаемым для самоподготовки к зачету по лабораторной работе. Контрольные вопросы для самоподготовки обучаемых необходимо подобрать таким образом, чтобы ответы на них представляли систему знаний о физическом объекте (структурном элементе). Мы разделили лабораторные работы по содержанию и цели на группы и предлагаем для каждой группы лабораторных работ схему, опираясь на которую можно сформулировать вопросы для конкретной лабораторной работы. Данные схемы позволяют сформулировать контрольные вопросы таким образом, чтобы при самоподготовке у обучаемых сформировалась система знаний об изучаемом структурном элементе (физической величине, физическом законе, физическом явлении и т.д.).
В первой группе лабораторных работ предусмотрено знакомство с измерительными приборами и методами измерения физических величин. Мы считаем, что лабораторные работы данной группы должны быть направлены не только на знакомство с измерительными приборами и методами измерения физических величин, но и на закрепление системы знаний о физических величинах. Поэтому предлагаемая схема формирования системы вопросов для самоподготовки обучаемых к лабораторной работе предусматривает повторение теоретического материала, связанного с физической измеряемой в лабораторной работе величиной. Вторая группа лабораторных работ направлена на экспериментальное наблюдение и изучение физических явлений. Это дает возможность расширить и углубить систему приобретенных знаний о физических явлениях. Целью лабораторных работ третьей группы является экспериментальная проверка физических законов. Лабораторные работы данной группы способствуют закреплению и углублению системы знаний о физических законах. Связь физики с техникой можно продемонстрировать, выполняя лабораторные работы четвертой группы. При выполнении лабораторных работ данной группы обучаемые знакомятся с устройством функционального технического объекта, а так же изучают принцип его действия. Это позволяет углубить знанияо физических явлениях или законе, на котором основан принцип действия функционального объекта.
Для систематизации и обобщения знаний о физической величине, физическом явлении, физическом законе, функциональном объекте мы предлагаем следующие схемы формирования системы вопросов для самоподготовки обучаемых (таб.1).
| группы | Схема формирования контрольных вопросов для лабораторных работ |
| первая | Физическая величина (ФВ): что характеризует ФВ?; физический смысл ФВ; математическое выражение ФВ; анализ математического выражения ФВ; определение ФВ; единица измерения ФВ; границы применимости ФВ.
Метод измерения ФВ: физические основы метода; прямым или косвенным является метод; область применения метода; точность метода; преимущества и недостатки метода. Прибор для измерения ФВ: устройство прибора; принцип действия прибора; технические характеристики прибора. |
| вторая | Физическое явление (ФЯ): кем и когда открыто и изучено ФЯ; определение ФЯ; отличительные признаки ФЯ; условия, при которых наблюдается ФЯ; сущность и механизм протекания ФЯ; опыты, позволяющие наблюдать ФЯ; количественное описание ФЯ; примеры использования ФЯ на практике. |
| третья | Физический закон (ФЗ):кем и когда был открыт ФЗ; факты, предшествующие открытию ФЗ; формулировка ФЗ; математическое выражение ФЗ; опыты, подтверждающие справедливость ФЗ; границы применимости ФЗ; примеры применения ФЗ. |
| четвертая | Функциональный объект (ФО): кем и когда изобретен ФО; определение ФО; устройство ФО; явление или закон, на котором основан принцип действия ФО; принцип действия ФО; границы применения ФО; применение ФО. |
Схемы формирования системы контрольных вопросов для подготовки обучаемых к лабораторной работе позволяют в логической последовательности воспроизвести теоретический материал по теме лабораторной работы, что способствует систематизации физических знаний. Схемы формирования контрольных вопросов можно использовать и для лабораторных работ, включающих несколько изучаемых структурных элементов.
Лабораторные занятия целесообразно организовывать таким образом, чтобы выполняемые лабораторные работы составляли с развивающимся теоретическим курсом физики неразрывное целое. Поэтому удобно проводить лабораторные работы фронтально или небольшими циклами. Только при такой организации лабораторных занятий можно достичь наибольшего эффекта при формировании следующих знаний, умений и навыков:
- знание физических величин, их обозначений и единиц измерения; знание механизма построения определения физических величин и единиц измерения; умение раскрывать физический смысл физических величин;
- знание функциональных зависимостей между физическими величинами, умение их объяснять и применять для решения частных задач; умение отображать графически взаимосвязь между физическими величинами; умения и навыки производить расчеты численных значений и единиц измерения физических величин, используя функциональные зависимости между ними;
- знание физических явлений и научных фактов, предшествующих открытию явлений, знание математических зависимостей, используемых для количественного описания физических явлений, знание областей применение физических явлений и границ их применимости;
- знание физических законов, их формулировок и математических выражений, знание областей применения физических явлений и границ применимости законов; умение применять физические законы для решения частных задач;
- знание принципов действия физических приборов, используемых для измерений физических величин; умение и навыки в обращении с физическими приборами в производстве основных физических измерений и постановке физического эксперимента;
- знание принципов действия технических устройств, законов или явлений, на которых основан принцип действия технических устройств, знание областей применения технических устройств, изучаемых в курсе физики.
Одним из важных моментов лабораторного занятия должна быть проверка и оценка знаний, умений и навыков обучаемых. Лабораторный практикум дает возможность проверить и оценить теоретические знания обучаемых, умение применять теорию для объяснения и наблюдения явлений, а так же умения и навыки проведения эксперимента. Проверка и оценка лабораторных работ проводится в несколько этапов. На первом этапе проверяется и оценивается подготовленность обучаемых к выполнению лабораторной работы, на втором – выполнение эксперимента, на третьем — теоретическая подготовка по теме лабораторной работы. Лабораторная работа в рамках бально-рейтинговой системы оценивается в баллах[4].
В заключении следует отметить, что четко и правильно организованные лабораторные занятия, т.е. использование метода поэтапного проведения лабораторного эксперимента, умелый подбор вопросов для контроля, проверка и оценка знаний, умений и навыков обучаемых способствует закреплению, расширению и углублению системы приобретенных знаний. Повышению эффективности формирования системы знаний, умений и навыков.
Список литературы
- Лавренина, А.Н. Лекция в вузе: акцент на формирование системы знаний / А.Н. Лавренина, Н.Г.Леванова. – Т.: Изд-во ТГУ, 2014.-С.249.
- Лавренина, А.Н. Формирование системы физических знаний на практических занятиях / А.Н. Лавренина, Н.Г.Леванова. – Т.: Изд-во ТГУ, 2014.-С.170.
- ЛевановаН.Г.,Потемкина С.Н., Талалов С.В. Информационные технологии в курсе общей физики: акцент на самостоятельную работу. Приложение к журналу «Открытое образование», материалы Всероссийской научно-метод. конф. «Открытое образование и информационные технологии». Пенза, ИИЦ ПГУ, 17-20 октября 2005, С.279.
- Леванова, Н.Г. Проверка и оценка результатов обучения как необходимый элемент формирования системы знаний/ Н.Г.Леванова ,А.Н. Лавренина. – Новосибирск, Международный Научный Институт «Educatio»,№ 4 (11), 2015.-С.142.[schema type=»book» name=»ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ФИЗИКЕ В АСПЕКТЕ ФОРМИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ЗНАНИЙ, УМЕНИЙ И НАВЫКОВ» description=»В статье подчеркивается весомая роль физики в формировании системы знаний, умений и навыков, необходимых для дальнейшей учебной деятельности студентов. Рассматривается роль лабораторных занятий в формировании системы знаний, умений и навыков. Предлагается поэтапная подготовка и проведение эксперимента. Рассмотрены четыре группы лабораторных работ, отличающихся друг от друга по цели и содержанию. Предложены схемы, опираясь на которые можно сформулировать контрольные вопросы для лабораторных работ. Акцентируется внимание на том, какие знания, умения и навыки формируются при выполнении лабораторных занятий.» author=»Лавренина Александра Николаевна, Леванова Наталья Геннадьевна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-03-09″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_27.06.2015_06(15)» ebook=»yes» ]