Организация самостоятельной работы студентов в малых группах с использованием методики комплексных решений в курсе общей физики в техническом вузе

Кирк, Яна Геннадьевна

Темы диссертаций по педагогике » Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования)

автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Организация самостоятельной работы студентов в малых группах с использованием методики комплексных решений в курсе общей физики в техническом вузе

Автореферат

Автор научной работы: Кирк, Яна Геннадьевна
Ученая степень: кандидата педагогических наук
Место защиты: Санкт-Петербург
Год защиты: 2013
Специальность ВАК РФ: 13.00.02

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Организация самостоятельной работы студентов в малых группах с использованием методики комплексных решений в курсе общей физики в техническом вузе"

На правах рукописи УДК 378.147.34:53

Кирк Яна Геннадьевна

ОРГАНИЗАЦИЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ В МАЛЫХ ГРУППАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДИКИ КОМПЛЕКСНЫХ РЕШЕНИЙ В КУРСЕ ОБЩЕЙ ФИЗИКИ В ТЕХНИЧЕСКОМ ВУЗЕ

Специальность: 13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания (физика, уровень профессионального образования)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Санкт-Петербург 2013

2 8 МАР 2013

005050964

Работа выполнена на кафедре общей и строительной физики Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет»

Научный руководитель

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Дацюк Тамара Александровна заведующий кафедрой общей и строительной физики Санкт-

Петербургского государственного

архитектурно-строительного университета

доктор физико-математических наук, профессор

Ляпцев Александр Викторович

заведующий кафедрой методики обучения физики Российского государственного педагогического университета им. А.И.Герцена

Ведущая организация:

кандидат педагогических наук, доцент Шишкина Марина Николаевна доцент кафедры физики Санкт-Петербургского государственного

электротехнического университета «ЛЭТИ»

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

Защита состоится « /7 » ^ 2013 г. в 15 часов на заседании

Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.199.21 при Российском государственном педагогическом университете им. А. И. Герцена по адресу: 191186, Санкт-Петербург, наб. реки Мойки, 48, корпус 3, ауд. 52.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Российского государственного педагогического университета им. А. И. Герцена по адресу: 191186, Санкт-Петербург, наб. реки Мойки, 48, корпус 5.

Автореферат разослан « // »^еврагикЬЪ г.

Ученый секретарь Совета, кандидат физико-математических наук, доцент

Н. И. Анисимова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Переход на новые стандарты образования в высшей школе, направленность на формирование у обучающихся необходимых для успешной профессиональной деятельности компетентностей требует соответствующего научно-методического обеспечения организации самостоятельной работы студентов как средства формирования у них умений практического приложения теоретических знаний и реализованного опыта применения этих умений. В технических вузах особое значение приобретает организация самостоятельной работы студентов при освоении ими курса общей физики - науки, являющейся фундаментальной основой и движущей силой технологических инноваций.

Наряду с требованиями, диктуемыми запросами социума, совершенствование организации самостоятельной работы студентов при изучении ими физики отвечает и целям самого физического образования, в том числе, фундаментализации и профилизации его содержания, придания ему методологической направленности, формирование физического понимания.

Нельзя не отметить и роль правильно организованной самостоятельной работы в развитии личностных когнитивных качеств обучающихся: целенаправленности, конструктивности в планировании, последовательности и завершенности (результативности) действий.

Проведенный на констатирующем этапе педагогического эксперимента анализ учебных программ и планов, организации самостоятельной работы студентов в технических вузах при подготовке их по физике обнаруживает наличие в рассматриваемом аспекте существенных противоречий, к основным из которых относятся следующие.

1. Противоречие между необходимостью мотивированности студентов к самостоятельной работе и присущим их основной массе недостаточным уровнем мотивации к физическому образованию.

2. Противоречие между необходимостью познавательной самостоятельности студентов, предполагающей наличие у них способности к выбору и реализации методов решения проблемы и недостаточным для этого уровнем методологической культуры основной массы обучающихся.

3. Противоречие между необходимостью практического освоения обучающимися опыта целостной поисково-познавательной деятельности и фрагментарностью востребованности самостоятельного использования ее методов в учебном процессе.

4. Противоречие между необходимостью и недостаточностью информационного обеспечения самостоятельной работы студентов, направленной на приобретение ими умений практического приложения теоретических знаний и реализованного опыта применения этих умений.

условий и позволяют сформулировать проблему совершенствования методики обучения физики в этом плане.

Объект исследования - процесс обучения физике студентов технических вузов.

Предмет исследования - содержание и организация самостоятельной работы студентов, направленной на приобретение ими умений практического приложения теоретических знаний и реализованного опыта применения этих умений.

Цель исследования - обоснование, разработка и реализация методики организации самостоятельной работы студентов в технических вузах при изучении курса общей физики.

Гипотеза исследования. Самостоятельная работа студентов в процессе изучения ими курса общей физики в технических вузах будет более действенной в плане формирования умений практического приложения теоретических знаний и реализованного опыта применения этих умений, если:

- методика организации самостоятельной работы будет основываться на дидактически и методологически оправданных принципах и подходах и отвечать условиям обеспечения результативной деятельности обучающихся;

- формой организации самостоятельной работы будет обучение в специально сформированных малых группах осуществляемое по методике сотрудничества;

- содержание и логика организации самостоятельной работы студентов в малой группе будут отвечать методике комплексных решений проблемных задач;

- самостоятельная работа студентов будет иметь отвечающее ее содержанию и организации информационное обеспечение;

- указанные условия организации самостоятельной работы студентов будут реализованы системно.

Исходя из цели и гипотезы исследования были поставлены следующие задачи:

1. Проанализировать дидактическое значение самостоятельной работы студентов при изучении ими курса общей физики в технических вузах, состояние теории и практики обучения физике в этом аспекте.

2. Определить принципы совершенствования методики обучения физике в плане содержания и организации самостоятельной работы студентов, отвечающие им подходы и условия результативности деятельности обучающихся.

3. Разработать на основе сформулированных концептуальных положений методику организации самостоятельной работы студентов, направленной на формирование у них умений практического приложения теоретических знаний и реализованного опыта применения этих умений.

4. Создать методические разработки и информационное обеспечение, позволяющее реализовать предлагаемую методику.

5. Определить эффективность разработанной методики в педагогическом эксперименте.

Теоретико-методологические основы исследования составляют

философские, психологические и педагогические концепции познавательной деятельности (Л.С.Выготский, В.В. Давыдов, А.Н. Леонтьев, Ю.Н. Кулюткин, Я.А. Пономарев, В.Г. Разумовский, С.Л. Рубинштейн, А.П. Тряпицына, Г.И. Щукина и др.);

- работы, рассматривающие общие вопросы обучения и воспитания в высшей школе (С. И. Архангельский, М.В. Буланова-Топоркова, A.M. Новиков и др.);

- достижения и тенденции развития теории и методики обучения физике (Г.А. Бордовский, С.Е. Каменецкий, В.В. Лаптев, A.C. Кондратьев, И.Я. Ланина, Н.С. Пурышева, A.B. Усова, Т.Н. Шамало и др.);

- работы, посвященные методике решения задач по физике (Б. С. Беликов, Е.И. Бутиков, Э. М. Дмитриев, A.C. Кондратьев, Е. М. Новодворская);

- работы, посвященные определению и классификации понятия малой группы (Г. Н. Андреева, Е. М. Дубовская, Р. Л. Кричевский, Я. Л. Коломинский, Д. Майерс и др.).

Методы исследования: теоретический анализ результатов научных работ по проблеме диссертационного исследования на основе изучения физической, психолого-педагогической и методической литературы; анализ содержания учебных программ по физике в технических вузах, методического обеспечения курса общей физики для студентов технических специальностей; педагогический эксперимент с целью проверки гипотезы исследования; статистическая обработка и анализ результатов педагогического эксперимента.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Модернизация образования в высшей школе, ее основные тенденции, отраженные в новых стандартах образования актуализируют, а применение разработанной и обоснованной с дидактических и методологических позиций методики позволяет осуществить организацию результативной самостоятельной работы студентов при изучении ими курса общей физики в технических вузах, направленной на формирование у обучающихся умений практического приложения теоретических знаний и реализованного опыта применения этих умений.

2. Действенной формой организации самостоятельной работы обучающихся в технических вузах при изучении ими курса общей физики является обучение в малых, сформированных из студентов разного уровня подготовленности, группах по методике сотрудничества как способствующее повышению уровня мотивации студентов к физическому образованию и установлению между ними продуктивного, отвечающего целевым установкам самостоятельной работы, учебного сотрудничества.

систематическое использование всего комплекса используемых при решении физических задач действий и следующей логико-операциональной структуре, задаваемой обобщенным алгоритмом, при сохранении за студентами возможностей творческой самореализации на этапах физического и математического моделирования.

4. Реализация методики комплексных решений задач в совокупности с организацией совместной учебной деятельности обучающихся в малых группах позволяет включить в круг заданий самостоятельной работы проблемные задачи технического содержания, решение которых основывается на физических знаниях и методах и направлено на приобретение студентами новых для них, профессионально значимых знаний и умений.

5. Важным условием реализации и результативности разработанной методики является информационная поддержка совместной деятельности обучающихся отвечающими по своим содержанию и формату комплексному решению физических и физико-технических задач дидактическими материалами, в качестве которых могут выступать соответствующим образом составляемые табличные опорно-тематические схемы и планы-отчеты.

Научная новизна работы заключается в следующем:

В отличие от предшествующих работ, посвященных методике организации самостоятельной работы студентов по решению физических задач, где она осуществляется обучающимися индивидуально, так что взаимодействие студентов имеет неконтролируемый характер и отсутствует устойчивый эффект мотивирующего и взаиморазвивающего учебного сотрудничества, в настоящей работе развит подход к организации самостоятельной работы посредством обучения в специальным образом сформированных малых группах по методике сотрудничества, позволяющий достигнуть указанного эффекта.

В отличие от предшествующих работ по методике решения физических задач алгоритмическим методом, где он осуществляется на основе подробной инструкции по выполнению отдельных действий, в настоящей работе для организации самостоятельной работы студентов в малых группах используется методика комплексных решений, предполагающая предоставление студенту обобщенного алгоритма, отражающего логико-операциональную структуру решения задач и оставляющего за самим студентом самостоятельное содержательное наполнение базовых компонентов процесса решения, что позволяет придать самостоятельной работе студентов методологическую направленность и творческий характер.

В отличие от предшествующих работ по организации самостоятельной работы студентов при изучении ими общей физики в технических вузах, где решаемые задачи имеют преимущественно учебный характер и в своем содержательном аспекте далеки от профессиональных, в настоящей работе показаны возможности, которые открывает разработанная методика для включения в круг заданий проблемных задач профессионально-ориентированного содержания, решение которых возможно доступными

студентам физическими методами и способствует приобретению обучающимися новых для них, профессионально значимых знаний и умений.

Показаны возможности ориентации мыслительной деятельности обучающихся при решении физических задач посредством использования дидактических материалов, отвечающих по своим формату и содержанию обобщенному алгоритму, отражающему логико-операциональную структуру решения задач.

Теоретическая значимость работы состоит в:

- разработке концептуальных положений, составляющих теоретическую основу методики организации самостоятельной работы студентов при изучении ими курса общей физики, отвечающей тенденциям развития физического образования;

- определении принципов формирования и структурной модели организации самостоятельной деятельности студентов в малых группах;

- определении содержания и формата дидактических материалов, поддерживающих самостоятельную работу студентов в малых группах при использовании методики комплексных решений задач.

Практическое значение работы заключается в том, что результаты диссертационного исследования доведены до уровня конкретных разработок (тематических комплексов заданий по всем разделам курса общей физики и физическим основам получения, преобразования и потребления энергии для групповой работы) обеспечивающих реализацию методики организации самостоятельной работы студентов при изучении ими курса общей физики в технических вузах. Разработаны дидактические материалы, обеспечивающие информационную поддержку самостоятельной работы студентов и отвечающие по своим содержанию и формату обобщенному алгоритму, отражающему логико-операциональную структуру процесса решения физических задач (табличные опорно-тематические схемы и планы-отчеты). Разработан комплекс контрольно-измерительных материалов для оценки качества учебной деятельности студентов по предлагаемой методики и сформулированы соответствующие критерии этой оценки.

Разработанные в диссертационном исследовании методика и обеспечивающие ее реализацию методические разработки использованы при составлении и реализации учебных программ по физике, отвечающих требованиям ФГОС ВПО в Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительном университете.

Достоверность и обоснованность результатов и выводов исследования обеспечиваются разносторонним анализом проблемы исследования, опорой на современные достижения психолого-педагогических и методических исследований, использованием методов исследования, адекватных поставленным задачам, рациональным выбором критериев оценки эффективности разработанной методики, контролируемостью результатов педагогического эксперимента, положительными его результатами.

Апробация результатов исследования. Результаты и выводы работы обсуждались на Международных конференциях: 63-я Международная научно-техническая конференция молодых ученых «Актуальные проблемы современного строительства» (СПб, 2010); 64-я Международная научно-техническая конференция молодых ученых, посвященная 300-летию со дня рождения М.В.Ломоносова (СПб, СПбГАСУ, 2011); V Международная научно-практическая конференция «Теоретические и методологические проблемы современного образования» (Москва, 29-30 июня 2011); IV Международная видеоконференция с элементами научной школы для молодежи «Интеллект. Культура. Образование.» (Новосибирск, 14-16 сентября 2011 г.); 68-я научная конференция профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов университета СПбГАСУ (СПб, 2011); «Актуальные проблемы обучения физике в средней и высшей школе». Международная научно-практическая конференция «Герценовские чтения» (15-16 мая 2012 г. СПб.).

Результаты диссертационного исследования докладывались на семинарах кафедр общей и строительной физики СПбГАСУ и кафедры методики обучения физике РГПУ им. А.И. Герцена.

Структура и объём работы.

Общий объем работы составляет 164 страницы. Она включает в себя введение, три главы, заключение и список литературы из 207 наименований. Содержит 10 рисунков и 26 таблиц.

В первой главе «Психолого-педагогические и научно-методические основы организации самостоятельной работы студентов технических вузов при изучении ими курса общей физики» проводится разносторонний анализ роли самостоятельной работы обучающихся в высшей школе, состояния теории и практики обучения физике в рассматриваемом аспекте, выявляются присущие здесь системе физического образования противоречия, перспективные направления совершенствования методики обучения, формулируются целевые установки и гипотезы исследования.

Результаты анализа, проведенного с общедидактических позиций, указывают на важную роль самостоятельной работы в плане развития комплекса интеллектуальных и социально значимых качеств личности в силу востребованности в предметной деятельности основных операций мышления (сравнения, анализа, синтеза, обобщения, абстрагирования) и его критичности, формирования универсальных умений в области собственного образования (определения необходимого для решения проблемы образовательного содержания, постановки образовательных целей и задач, освоения необходимых методов и способов познавательной деятельности), практической деятельности (обоснованного целеполагания, планирования деятельности, использования имеющихся знаний для решения практических задач, нахождения нестандартных подходов к решению проблем, принятия конструктивных решений), коммуникации. Сказанное полностью отвечает компетентностному подходу в образовании и позволяет рассматривать самостоятельную работу обучающихся как средство его реализации.

С частнометодических позиций, в контексте решения проблем самого физического образования, отмечается роль самостоятельной работы обучающихся как важного фактора, способствующего углублению и расширению их физических знаний, мотивации к физическому образованию, овладению присущими физике приемами и методами поисково-познавательной деятельности. Раскрыты возможности, открываемые должным образом направленной и организованной самостоятельной работой обучающихся в плане повышения качества физического образования по всему спектру его показателей: качества результатов в силу расширения у студентов опыта познавательной деятельности, повышения уровня и прочности ее освоения, осознанности и обобщенности действий, качества содержания, в силу его полноты и качества технологии обучения, приближая его к реальной профессиональной деятельности. Будучи деятельностной и развивающей, самостоятельная работа студентов способствует и повышению эффективности физического образования во всех основных ее компонентах: обученности, обучаемости и адаптируемости выпускника вуза.

На основе проведенного анализа состояния организации самостоятельной работы студентов технических вузов при изучении ими курса общей физики выявлены имеющиеся здесь противоречия и сформулирована проблема исследования.

В ряду перспективных направлений совершенствования организации самостоятельной работы студентов, особое внимание в диссертационном исследовании уделяется обучению в малых группах по методике сотрудничества как способствующему, в первую очередь, повышению уровня мотивированности студентов к физическому образованию и установлению между ними продуктивного учебного сотрудничества. Подробный анализ содержания данной методики и открываемых ее применением возможностей, основанный на работах отечественных и зарубежных исследователей, показывает, что при высокой степени проработанности методики в контексте социальной и педагогической психологии, остаются открытыми принципиально важные для практической реализации методики вопросы, в первую очередь, формирования малых групп и, что особенно важно, влияния содержания деятельности на ее эффективность, а также информационной поддержки, обеспечивающей ориентационную основу деятельности обучающихся.

Развивается аргументация в пользу организации самостоятельной работы студентов технических вузов при освоении ими курса общей физики на основе задачного подхода, предполагающего решение обучающимися проблемных задач, требующего использования всего комплекса присущих решению физических задач действий (в дальнейшем, комплексное решение). При этом оказываются задействованными возможности задачного подхода как в плане развития интеллекта в связи с определяющей ролью лежащей в основе задач проблемной ситуации в развитии мышления, так и в плане формирования у обучающихся самостоятельности как черты характера личности и

принципиально важных, общих для творческой поисково-познавательной деятельности компонентов в силу их выразительной представленности в процессе решения физических задач.

Особое внимание уделяется решению проблемных задач технического содержания, что отвечает реализации профилизации содержания физического образования в техническом вузе и позволяет осуществлять деятельностное приобретение студентами новых для них, значимых в их будущей профессиональной деятельности знаний и умений. Возможности приобретения последних в процессе решения задач на основе физического моделирования реальных процессов, протекающих в технических устройствах, дополнительно актуализирует значение моделирования, что имеет принципиально важное значение для физического образования.

На основании изложенного сформулированы приведенные выше целевые установки и гипотеза исследования.

Вторая глава «Методика организации самостоятельной работы студентов при изучении ими курса общей физики в техническом вузе» включает в себя сформулированные принципы и подходы, положенные в основу развиваемой методики, определения условий результативности самостоятельной работы обучающихся, основные особенности разработанной методики в содержательном и процессуальном аспектах и созданные методические разработки, направленные на ее реализацию.

В качестве основных принципов, на которых базируется развиваемая методика, выступают принципы соответствия содержания и организации самостоятельной работы студентов целям физического образования в техническом вузе, проблемности содержания обучения, его профилизации и контекстности, методологической направленности, формирования обобщенных способов деятельности, диалогичности, рефлексии. Ведущими дидактическими подходами при этом являются системный, системно-деятельностный и практико-ориентированный исследовательский. Целесообразность

использования указанных принципов и отвечающих им подходов обосновывается психологическими условиями развития личности, социальной востребованностью компетентных, обладающих способностями к динамичному профессиональному развитию специалистов, целостности их подготовки, возрастанием роли фундаментальных знаний и исследовательских умений в технологических инновациях.

В содержательном аспекте реализация сформулированных принципов и подходов в предлагаемой методике обеспечивается: охватом содержания всего курса общей физики, проблемным характером предлагаемых студентам задач, включенностью в их круг задач профессионально-ориентированного содержания, полнотой и целостностью представленности методологии физики в решении проблемных задач, обобщенным характером формируемых у студентов умений, востребованностью системных интегрированных физических знаний.

В процессуальном аспекте - обучение студентов в специальным образом сформированных малых группах по методике сотрудничества, задействованностью возможности такого обучения в плане формирования у обучающихся когнитивных и коммуникативных компетентностей, использованием метода комплексных решений и соответствующих его реализации дидактических материалов.

Результативность самостоятельной учебной работы студентов предопределяется ее мотивированностью, обоснованностью целеполагания, соответствием уровня предлагаемых заданий познавательным возможностям обучающихся, предоставлением студентам обобщенных, отражающих логико-операциональную структуру деятельности, алгоритмов, консультаций, адекватных целевым установкам форм и критериев оценки достигнутых результатов.

Конкретизируем содержание предлагаемой методики организации самостоятельной работы студентов в ее ключевых моментах. Начнем с вопросов формирования малых групп и организации ее деятельности. Малая учебная группа формируется из студентов различного, предварительно определяемого по результатам выполненных диагностических работ уровня по принципу «сильный-средний-слабый». Как правило, она составляется из 1-2 сильных, 1-2 средних и 2-3 слабых студентов, так что в учебной студенческой группе создается 4-6 малых групп. Неоднородность группы по уровню подготовки позволяет на практике реализовать достоинства такого обучения: создавать условия для мотивации всех студентов, интеграцией группы на основе совместной взаимосодействующей деятельности, обеспечения положительной динамики развития как всей группы, так и отдельных индивидов, коммуникативной практики.

Самостоятельная учебная работа в малой группе осуществляется последовательно в несколько этапов: организационный, постановочный, контрольный, формирующий, опережающий. На первом этапе, вслед за формированием малой группы студентам предоставляется специальным образом составленные учебные материалы, определяются сроки выполнения заданий, расписание консультаций преподавателя и групповых защит выполненных работ.

На втором этапе выполнения задания, предполагающем самостоятельную (творческую) деятельность по поиску и реализации перспективного способа решения задач между участниками малой группы не всегда возникает действенное учебное когнитивное сотрудничество.

На третьем этапе - организуется групповая защита результатов работы, которая оценивается как по результатам коллективной, так и индивидуальной деятельности (в последнем случае неформализованно). На этом этапе осуществляется актуализация предлагаемых заданий, создается проблемная ситуация, формулируется проблема, определяется необходимая для ее решения образовательная информация.

На четвертом этапе между участниками малой группы начинают формироваться интеллектуальные связи, и каждым из студентов осуществляется выбор в пользу сотрудничества или индивидуализации.

Наконец, на последнем этапе студентам предлагаются проблемные задачи практико-ориентированного содержания, решение которых направлено на приобретение обучающимися новых для них профессионально значимых знаний, что актуализирует физические знания и методы, формирует ценностное отношение к ним.

Остановимся далее на вопросе о содержании предлагаемых студентам задач. Относя их к типу проблемных, имеется в виду следующее. Разделение задач на учебные и проблемные условно: одна и та же ситуация выступает как учебная задача для тех, кто знает способ ее решения, и как проблемная для тех, кто не владеет этим способом. Учитывая реальный уровень школьной подготовки по физике большой части студентов сегодня, приступающих к изучению в вузе курса общей физики, слабое владение ими методами решения задач последние являются для них проблемными. В полной мере и для всего контингента студентов на этапе изучения курса общей физики в техническом вузе проблемными являются задачи профессионально-ориетированного содержания.

Используемая в работе методика комплексных решений задач, основанная на применении обобщенного отражающего логико-операциональную структуру решения физических задач алгоритма направлена на овладение обучающимися методологической культуры. В общем плане здесь важно отметить системообразующую роль в реализации методики комплексных решений физического и математического моделирования, востребованность здесь объяснения, описания (качественного и количественного) физических явлений, прогнозирования поведения изучаемого объекта, что отвечает решению одной из важнейших задач физического образования - развитие физического понимания.

Для реализации предлагаемой методики организации самостоятельной работы студентов при изучении ими курса общей физики в технических вузах автором разработаны и поддержаны соответствующими методике комплексных решений опорно-тематическими схемами тематические комплексы задач по всем разделам курса, отвечающего действующим учебным программам по физике. В диссертации подробно представлены специальным образом разработанные табличные планы-отчеты решения задач по всем разделам курса общей физики технического вуза подтверждающие необходимость целостного подхода, диктуемого методикой комплексных решений.

Проблемные задачи профессионально-ориентированного содержания представлены задачей, направленной на освоение физических основ получения, преобразования и потребления энергии следующего условия: «Выберите вид источника энергии, способ ее преобразования и передачи в помещение для поддержания в нем постоянной температуры в течение заданного времени». Решение данной задачи, как видно направлено, в отличие от привычных

учебных задач не на поиске заданного преподавателем искомого, а на поиск неизвестного во всех требуемых звеньях, что является признаком полноценной проблемной задачи. Малой группе студентов по существу предлагается сконструировать цепочку взаимосвязанных технических устройств, позволяющую достигнуть желаемого результата. Для этого студенты должны разработать схему получения, преобразования, передачи и потребления энергии, выбрать необходимые для этого технические устройства, найти и проанализировать информацию об их параметрах и характеристиках и затем, на основе физических законов построить необходимые модели (физическую и далее математическую), анализируя которые с учетом реальных характеристик работы технических устройств прийти к определенному результату.

В работе показано, как данные действия осуществляются в контексте реализации обобщенного алгоритма, т.е. необходимым условием применения законов общей физики служит разумная идеализация и моделирование работы любого технического устройства. Так, выбирая для поддержания постоянной температуры в рассматриваемом помещении в качестве источника энергии дизельный двигатель (тепловую машину), студенты аппроксимируют участки рабочего цикла политропами и приходят к модельной диаграмме, на основании которой, с использованием известных из курса физики уравнений политропного процесса определяют значение его показателя, выражение для совершаемой работы - ее значения для отдельных участков цикла и суммарную величину и рассчитывают коэффициент полезного действия. В качестве преобразователя энергии для передачи ее потребителю в технологической цепочке выступает идеализированная модель электрогенератора, расчет которого осуществляется на основе закона электромагнитной индукции. Далее для преобразования полученной энергии в необходимый для потребления вид -тепловую энергию - производится расчет необходимых характеристик нагревательного элемента, и оцениваются потери энергии во всей технологической цепи используя законы общей физики - законы Ома, Джоуля-Ленца, явление теплопроводности. Эти результаты приводятся в соответствие с получаемой энергией. Решение данной и подобной ей задач, таким образом, целостно моделирует процесс решения профессионально значимой для будущего инженера проблемы на основе использования физических методов и закономерностей.

Третья глава «Экспериментальная проверка эффективности методики организации самостоятельной работы студентов при изучении ими курса общей физики в технических вузах» посвящена результатам педагогического эксперимента, проведенного в Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительном университете. В эксперименте принимали участие студенты младших курсов бакалавриата, обучающиеся по направлениям «Строительство», «Теплоэнергетика», «Эксплуатация транспортных машин и комплексов», «Технология транспортных процессов», «Прикладная математика» и «Прикладная математика и информатика» на этапе изучения ими курса общей физики. Эксперимент проводился в СПбГАСУ с 2010 года на

кафедре общей и строительной физики. Генеральная выборка студентов составляла 420 человек. Педагогический эксперимент проводился в четыре этапа: констатирующий, поисковый, формирующий и контрольный.

На констатирующем и поисковом этапах педагогического эксперимента была доказана целесообразность использования при организации самостоятельной работы студентов, направленной на формирование у них умений практического приложения теоретических знаний и реализованного опыта целостного применения этих умений обучения в малых группах по методике сотрудничества и методики комплексных решений задач, выявлен имеющийся здесь резерв и обоснована необходимость развития методики организации самостоятельной работы обучающихся, в плане формирования у обучающихся требуемых компетенций. В качестве критерия оценки эффективности разработанной методики на формирующем и контрольном этапах педагогического эксперимента выступала динамика роста уровня сложности решаемых студентом задач, системности и систематичности использования теоретических знаний, их действенности, определяемые методом контрольных срезов, осуществляемых в течении семестра или курса и по результатам поэлементного анализа их деятельности в процессе решения профессионально-ориентированных задач.

Для получения адекватной и достаточно полной информации о динамике роста указанных показателей автором были разработаны тематические проверочные работы, состоящие из разноуровневых по сложности задач и предусматривающие подробное решение, ход которого оценивался аналогично оцениванию задач части «С» материалов Единого государственного экзамена по физике, так что каждый студент мог получить за выполнение проверочной работы от 0 до 10 баллов.

Таблица 1. Структура и критерии сформированности профессиональных компетенций (ПК)._

Этапы формирования компетенций Виды деятельности Критерии оценки этапов программы формирования компетенций Возможный балл оценки

1. Построить физическую модель рассматриваемого явления и использовать основные законы физики и соответствующий физико-математический аппарат для решения задач. Решение комплекса разноуровневых (от 1 до 3 балловых) учебных задач (6 задач) - максимально - 10 баллов 1. На основе выбранных моделей тел и взаимодействий сформулировано физическое явление (процесс) рассматриваемое в задаче. 1/3 от максимального балла за каждую задачу

2. Использованы общие физические определения, соотношения и законы справедливые для рассматриваемого физического явления. 1/3 от максимального балла за каждую задачу

3. Используя физико-математический аппарат, получены правильные конечные формулы и численные ответы. 1/3 от максимального балла за каждую задачу

2. Способность выявить физическую сущность и построить физическую модель рассматриваемого явления для решения проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности (качественный уровень решения). Выполнение групповых заданий по теме «Получение, преобразование и потребление энергии». 1. Выполнен этап 1 группового задания. от 1 до 3 баллов*

2. Выполнен этап 2 группового задания. от 1 до 3 баллов*

3. Способность выявить физическую сущность, построить физическую модель рассматриваемого явления и использовать основные законы физики и соответствующий физико-математический аппарат для решения проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности (количественный уровень решения). 1. Выполнен этап 3 группового задания. 2. Выполнен этап 4 группового задания. 3 Выполнен этап 5 группового задания. от 1 до 3 баллов*

(*)1 балл - выполнено с помощью преподавателя и в минимальном объеме; 2 балла - выполнено самостоятельно (или выполнено в максимальном объеме); 3 балла - выполнено самостоятельно в максимальном объеме. Максимально - 15 баллов

В Таблице 1 приведены этапы реализации программы формирования требуемых ФГОС ВПО компетенций в курсе общей физики и критерии оценки их сформированности.

8 ..................

■ Экспериментальная А о Экспериментальная В □ Контрольная

диагностический (0) и контрольные (1-8) срезы

Рис.1. Сравнительная диаграмма результатов контрольных срезов в экспериментальных и контрольных группах.

2 I1'5 йГ 4 1 с; 1 ю 5 0,5 « о" ■ экспериментальная А □ экспериментальная В

□ контрольная

1 ] этапы выполнения

и группового задания 1 2 3 4 5

Рис. 2. Сравнительная диаграмма результатов выполнения этапов группового задания по теме «Получение, преобразование и потребление энергии».

Результаты сравнительного анализа данных эксперимента (рис.1 и 2), проведенного с использованием отдельных компонентов предлагаемой методики и методики в целом, позволяют сделать следующие выводы.

1. Применение одного лишь обучения в малых группах при организации самостоятельной работы студентов не приводит к заметному улучшению контролируемых показателей более того наряду с проявляемыми достоинствами данного метода обнаруживаются и присущие ему недостатки связанные с наличием у слабых студентов возможностей воспользоваться результатами, полученными более сильными студентами, в готовом виде, не вникая в сущность работы. Таким образом применение одной только методики обучения в малых группах без обеспечения должного механизма учебного взаимодействия ее членов для достижения положительного эффекта недостаточно.

2. Применение одного лишь метода комплексных решений без применения обучения в малых группах, как и в случае одного только использования последнего так же не дает выразительного эффекта.

3. Эффективным в плане повышения указанных показателей является целостное использование предлагаемой методики - обучение в малых группах по методике сотрудничества и использования в качестве механизма его обеспечения методики комплексных решений задач с поддерживающими его дидактическими материалами.

Тот факт что обнаруженный положительный эффект обусловлен именно применением разработанной методики, а никакими либо другими факторами, подтверждался посредством статистической обработки полученных данных с использованием метода статистических гипотез.

Общий итог состоит в том что результаты педагогического эксперимента подтверждают выдвинутую гипотезу и свидетельствуют о том, что использование разработанной методики организации самостоятельной работы студентов при изучении ими курса физики в технических вузах педагогически целесообразно.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты и выводы работы состоят в следующем.

1. Раскрыто дидактическое значение самостоятельной работы студентов при изучении ими курса общей физики в технических вузах, направленное на формирование у обучающихся умений практического приложения теоретических знаний и реализованного опыта применения этих умений, присущих здесь физическому образованию противоречий и перспективных направлений совершенствования в рассматриваемом аспекте методики обучения физике.

2. Сформулированы принципы, определяющие развитие методики обучения физике в плане совершенствования организации самостоятельной работы студентов, условия ее результативности и показаны возможности их практической реализации.

3. Показано что действенной формой организации самостоятельной работы студентов является обучение в малых группах по методике сотрудничества, осуществляемое в соответствии с предложенной структурной схемой (моделью) организации контроля деятельности обучающихся.

4. В качестве механизма, обеспечивающего содержание и логико-операциональную структуру совместной учебной деятельности студентов малой группы предложена и обоснована методика комплексных решений задач, предполагающая последовательную, целостную реализацию всех необходимых для решения физических задач действий, отвечающая предлагаемому студентам обобщенному алгоритму и поддерживаемая соответствующему ему дидактическими материалами.

5. Обоснована целесообразность включения в круг решаемых проблемных задач - задач технического содержания, решение которых направлено на приобретение обучающимися в техническом вузе новых для них профессионально значимых знаний и умений.

6. Созданы тематические комплексы задач по всем разделам курса общей физики в техническом вузе и специальные дидактические материалы (опорно-тематические схемы, формат табличных планов-отчетов), обеспечивающие практическую реализацию разработанной методики организации самостоятельной работы студентов.

7. В результате педагогического эксперимента доказана эффективность разработанной методики организации самостоятельной работы студентов при изучении ими курса общей физики в технических вузах.

Основное содержание и результаты диссертации отражены в следующих публикациях:

1. Кирк Я. Г. Организация самостоятельной работы студентов в малых группах в курсе общей физики // Современные проблемы науки и образования (электронный журнал). № 4 - 2012. - URL: http: //www.science-education.ru/104-6612. - 0,5 п.л.

2. Кирк Я. Г. Индивидуально-групповой метод контроля при самостоятельной работы студентов // Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. № 9(91) - 2012 - с. 61-65. - 0,3 п.л.

3. Кирк Я. Г. Комплексный подход к решению задач по физике в ВУЗе // Известия РГПУ им. А. И. Герцена. № 154 (серия: естественные и точные науки) — 2013 (февраль) - с. 146-155. - 0,6 п.л.

4. Кирк Я. Г., Кулинская Е. В. Анализ результатов тестирования по физике (нулевой срез) студентов 1-го курса. // Актуальные проблемы современного строительства: 63-я Международная научно-техническая конференция молодых ученых. Ч. 3. - СПб.: СПбГАСУ, 2010 - с. 52-54. — 0,2/0,15 п. л.

5. Кирк Я.Г. Тенденции развития образования в современном ВУЗе. // Доклады 68-ой научной конференция профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров, аспирантов университета. Ч. 2. - СПб.: СПбГАСУ, 2011 -с.178-180. -0,2 п.л.

6. Кирк Я. Г., Кулинская Е. В. Анализ результатов обучения и их взаимосвязь // Актуальные проблемы современного строительства: 64-я Международная научно-техническая конференция молодых ученых. Ч. 1. — СПб: СПбГАСУ, 2011 - с. 250-253. - 0,25/0,15 п. л.

7. Кирк Я.Г. Активизация самостоятельной работы студентов при переходе на уровневое обучение // Теоретические и методологические проблемы современного образования: материалы V Международной научно-практической конференции. - М.: «Ин-т стратегических исследований», 2011 -с. 87-88.-0,13 п.л.

8. Кирк Я.Г. «Практический» способ развития способностей студентов технических ВУЗов. // Интеллект. Культура. Образование: материалы IV Международной научной видеоконференции с элементами научной школы для молодежи. - Новосибирск: НГПУ, 2011 - с. 122-123. - 0,13 п.л.

9. Кирк Я. Г. Организация самостоятельной работы студентов по решению комплекса физических задач // Физика в школе и в ВУЗе: Международный сборник научных статей. Выпуск 14. - СПб.: РГПУ им. А. И. Герцена, 2012 - с. 36-41. - 0,4 п.л.

Подписано в печать 04.02.2013 Формат А5, цифровая печать. Тираж 100 экз.

Отпечатано в ЦОП «Петроградский» Россия, г. Санкт-Петербург, Каменноостровский 42,

тел./факс: 380-76-76 e-mail: ptr@copv.spb.ru

Текст диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Кирк, Яна Геннадьевна, Санкт-Петербург

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-

СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

КИРК ЯНА ГЕННАДЬЕВНА 04201357704

ОРГАНИЗАЦИЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ В МАЛЫХ ГРУППАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДИКИ КОМПЛЕКСНЫХ РЕШЕНИЙ В КУРСЕ ОБЩЕЙ ФИЗИКИ В

ТЕХНИЧЕСКОМ ВУЗЕ

Специальность 13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания (физика, уровень профессионального образования)

ДИССЕРТАЦИЯ

па соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Т.А.Дацюк

Санкт-Петербург 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ................................................................................ 4

ГЛАВА 1. Психолого-педагогические и научно-методические основы организации самостоятельной работы студентов технических вузов при изучении ими курса общей физики ................................................................ 13

1.1. Реализация компетентностного подхода в курсе общей физики в техническом вузе..................................................................................... 13

1.2. Определение, цели и задачи самостоятельной работы студентов в высшей школе.......................................................................................... 24

1.3. Определение, классификация и основные социально-психологические характеристики малой группы................................ 40

1.4. Обучение в малых группах по методике сотрудничества.......................................................................................... 46

1.5. Цели, задачи и методика проведения практических занятий по физике в техническом вузе....................................................................... 53

1.6 Роль и место задач с практическим содержанием в курсе общей

физики в техническом вузе........................................................... 69

ГЛАВА 2. Методика организации самостоятельной работы студентов в курсе общей физики в техническом ВУЗе.................................................. 77

2.1. Организация самостоятельной работы студентов в малых группах................................................................................... 77

2.2. Самостоятельная работа студентов по решению задач с использованием методики комплексных решений............................... 84

2.3. Методика создания учебно-методических пособий в виде опорных тематических схем...................................................... 111

2.4. Основы и принципы разработки задач с практическим содержанием в курсе общей физики............................................. 119

ГЛАВА 3. Педагогический эксперимент и его результаты..........................................126

3.1. Тематические проверочные работы, имеющие дифференцированный характер, для проверки полученных студентами знаний, умений и навыков..................................................................................129

3.2. Результаты педагогического эксперимента................................................................132

ЗАКЛЮЧЕНИЕ..................................................................................................................................................143

ЛИТЕРАТУРА......................................................................................................................................................145

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследовании. Переход на новые стандарты образования в высшей школе, направленность па формирование у обучающихся необходимых для успешной профессиональной деятельности компетеитностей требует соответствующего научно-методического обеспечения организации самостоятельной работы студентов как средства формирования у них умений практического приложения теоретических знаний и реализованного опыта применения этих умений. В технических вузах особое значение приобретает организация самостоятельной работы студентов при освоении ими курса общей физики - науки, являющейся фундаментальной основой и движущей силой технологических инноваций.

Наряду с требованиями, диктуемыми запросами социума, совершенствование организации самостоятельной работы студентов при изучении ими физики отвечает и целям самого физического образования, в том числе, фуидамеитализации и профилизации его содержания, придания ему методологической направленности, формирование физического понимания [89-91].

1. Противоречие между необходимостью мотивированности студентов к самостоятельной работе и присущим их основной массе

недостаточным уровнем мотивации к физическому образованию.

Указанные противоречия в своей совокупности свидетельствуют об отсутствии в массовой подготовке студентов в технических вузах необходимых для организации действенной самостоятельной работы студентов по физике условий и позволяют сформулировать проблему совершенствования методики обучения физики в этом плане.

Объект исследования - процесс обучения физике студентов технических вузов.

Гипотеза исследования. Самостоятельная работа студентов в

процессе изучения ими курса общей физики в технических вузах будет более действенной в плане формирования умений практического приложения теоретических знаний и реализованного опыта применения этих умений, если:

- методика организации самостоятельной работы будет основываться па дидактически и методологически оправданных припципах и подходах и отвечать условиям обеспечения результативной деятельности обучающихся;

- формой организации самостоятельной работы будет обучение в специально сформированных малых группах осуществляемое по ме годи ке сотрудн и чества;

- указанные условия организации самостоятельной работы студентов будут реализованы системно.

Исходя из цели и гипотезы исследования были поставлены следующие задачи:

теоретических знаний и реализованного опыта применения этих умений.

5. Определить эффективность разработанной методики в педагогическом эксперименте.

Теоретико-методологические основы исследования составляют

- философские, психологические и педагогические концепции познавательной деятельности (Л.С.Выготский, В.В. Давыдов, А.Н. Леонтьев, Ю.Н. Кулюткин, 5I.A. Пономарев, В.Г. Разумовский, С.Л. Рубинштейн, А.П. Тряпицына, Г.И. Щукина и др.);

- достижения и тенденции развития теории и методики обучения физике (Г.А. Бордовский, C.B. Камепецкий, В.В. Лаптев, A.C. Кондратьев, И.Я. Лапипа, I I.С. Пурышева, A.B. Усова, Т.Н. Шамало и др.);

результатов педагогического эксперимента.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Модернизация образования в высшей школе, ее основные тенденции, отраженные в новых стандартах образования актуализируют, а применение разработанной и обоснованной с дидактических и методологических позиций методики позволяет осуществить организацию результативной самостоятельной работы студентов при изучении ими курса общей физики в технических вузах, направленной на формирование у обучающихся умений практического приложения теоретических знаыий и реализованного опыта применения этих умений.

3. Обеспечению содержания и логики самостоятельной работы студентов, соответствующих ее ценностно-целевым ориентирам, отвечает применение в обучении методики комплексных решений задач, предполагающей системное и систематическое использование всего комплекса используемых при решении физических задач действий и следующей логико-операциональной структуре, задаваемой обобщенным алгоритмом, при сохранении за студентами возможностей творческой самореализации на этапах физического и математического моделирования.

приобретение студентами новых для них, профессионально значимых знаний и умений.

Научная новизна работы заключается в следующем:

В отличие от предшествующих работ, посвященных методике организации самостоятельной работы студентов но решению физических задач, где она осуществляется обучающимися индивидуально, так что взаимодействие студентов имеет неконтролируемый характер и отсутствует устойчивый эффект мотивирующего и взаиморазвивающего учебного сотрудничества, в настоящей работе развит подход к организации самостоятельной работы посредством обучения в специальным образом сформированных малых группах по методике сотрудничества, позволяющий достигнуть указанного эффекта.

Теоретическая значимость работы состоит в:

разработке концептуальных положений, составляющих теоретическую основу методики организации самостоятельной работы студентов при изучении ими курса общей физики, отвечающей тенденциям развития физического образования;

методики организации самостоятельной работы студентов при изучении ими курса общей физики в технических вузах. Разработаны дидактические материалы, обеспечивающие информационную поддержку самостоятельной работы студентов и отвечающие по своим содержанию и формату обобщенному алгоритму, отражающему логико-операциопальпую структуру процесса решения физических задач (табличные опорно-тематические схемы и планы-отчеты). Разработан комплекс контрольно-измерительных материалов для оценки качества учебной деятельности студентов по предлагаемой методики и сформулированы соответствующие критерии этой оценки.

Достоверность н обоснованность результатов и выводов исследования обеспечиваются разносторонним анализом проблемы исследования, опорой на современные достижения психолого-педагогических и методических исследований, использованием методов исследования, адекватных поставленным задачам, рациональным выбором критериев оценки эффективности разработанной методики, контролируемостью результатов педагогического эксперимента, положительными его результатами.