Проектирование и реализация активного многофакторного эксперимента в лабораторном практикуме

Аржаных, Константин Алексеевич

Темы диссертаций по педагогике » Теория и методика профессионального образования

автореферат и диссертация по педагогике 13.00.08 для написания научной статьи или работы на тему: Проектирование и реализация активного многофакторного эксперимента в лабораторном практикуме

Автореферат

Автор научной работы: Аржаных, Константин Алексеевич
Ученая степень: кандидата педагогических наук
Место защиты: Воронеж
Год защиты: 2003
Специальность ВАК РФ: 13.00.08

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Проектирование и реализация активного многофакторного эксперимента в лабораторном практикуме"

На правах рукописи

АРЖАНЫХ Константин Алексеевич

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РЕАЛИЗАЦИЯ АКТИВНОГО МНОГОФАКТОРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА В ЛАБОРАТОРНОМ ПРАКТИКУМЕ (НА ПРИМЕРЕ ОБЩЕТЕХНИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН)

Специапьность 13.00.08 - Теория и методика профессионального образования

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата педагогических наук

Воронеж - 2003

Работа выполнена в Воронежском государственном педагогическом университете.

Научный руководитель доктор педагогических наук,доцент Щеве-

лева Галина Михайловна

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор Антипов Сергей Анатольевич;

доктор педагогических наук, профессор Медведев Владимир Ефимович

Ведущая организация Воронежский государственный универси-

тет

Защита состоится 26 ноября 2003 г. в 14 часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета К 212.037.06 при Воронежском государственном техническом университете по адресу: 394026 Воронеж, Московский просп., 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного технического университета.

Автореферат разосланЗ^октября 2003г.

Учёный секретарь диссертационного совета

Федоров В.М.

У15У/

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность исследования.

Основные направления модернизации современной высшей школы отражают поиски оптимальных технологий обучения и рациональных принципов построения образовательных траекторий.

Планирование учебного эксперимента, как и любое планирование, предполагает поиск оптимальной последовательности получения данных о свойствах изучаемых объектов или явлений. В научно-методической работе рациональная схема учебного эксперимента, его план должны составляться таким образом, чтобы при минимальной затрате времени и средств получать максимум информации об интересующем объекте лабораторного эксперимента. Научные методы планирования учебного эксперимента дают возможность экспрессного достижения поставленной цели исследования, сокращая затраты времени как на собственно эксперимент, так и на статистическую обработку его результатов. При воздействии на исследуемый в учебной лаборатории объект сразу нескольких факторов, влияющих на его работу, целесообразно вести исследования по планам активного многофакторного эксперимента. Этому эксперименту, его применению в лабораторном практикуме общетехнического направления посвящено данное исследование.

При изучении характеристик и параметров микроэлектронных приборов в процессе проведения лабораторных занятий в педагогическом университете по таким учебным дисциплинам, как электрорадиотехника, основы микроэлектроники, физические основы электронно-вычислительных машин (ЭВМ), электротехника, радиотехника, электрорадиотехника, физическая электроника, часто возникает необходимость воссоздать действие всех факторов, которые оказывают существенное влияние на работу исследуемого прибора в реальных условиях эксплуатации (напряжение питания, температура, нагрузка и т.д.). Следует учитывать, что действие этих факторов должно быть одновременным, что значения факторов постоянно изменяются, часто принимая величины, трудно воспроизводимые в лаборатории. Для определения времени старения изделия исследования должны проводиться длительное время. Эти трудности можно преодолеть, если проводить исследования по планам активного многофакторного эксперимента, а полученные результаты обрабатывать и представлять в виде математической модели, которая характеризует значения всех информативных параметров прибора при любых условиях и сочетаниях факторов. Введя одним из факторов время, можно по математической модели судить об изменениях параметров при старении изделия, то есть создать временной дрейф. Сам метод математического моделирования является достаточно громоздким и может оказаться трудным для восприятия и применения его студентами. По-

этому занятия по указанным дисциплинам целесообразно проводить, используя разработанный нами алгоритм активного многофакторного эксперимента.

Принцип оптимизации обучения, сформулированный Ю.К. Бабанским, предполагает выделение и изучение совокупности факторов, позволяющей полно и последовательно обосновывать важнейшие положения учебных дисциплин, более глубоко изучать основные законы и явления, сформировать естественнонаучную картину мира.

Настоящее исследование основывается на идеях Г.А. Бордовского. А.И. Бугаева, Ю.А. Гороховатского, B.C. Данюшенкова, Ю.И. Дика, С.Е. Каменецко-го, И.Я. Ланиной. И.Я. Лернера, В.Н. Мещанского, В.В. Мултановского, И.И. Нурминского. A.A. Пинского, Н.С. Пурышевой, A.B. Усовой, A.B. Хуторского, Н.В. Шароновой, Н.М. Шахмаева и др., фактически определивших содержание современных курсов физики, обшетехнических дисциплин и методику их изучения. Анализ их работ, а также научных трудов ученых, занимающихся вопросами теории и методики учебного эксперимента, таких как Л.И. Анциферов, О.Ф. Кабардин, Р.В. Майер, С.А. Хорошавин, Т.Н. Шамало, позволяет констатировать непрерывное развитие опытных методов изучения явлений, разработку и совершенствование систем учебного эксперимента.

Развитие математических методов исследования таких, как кластерный, регрессионный и факторный анализы, методов имитационного моделирования, экспертных оценок, возможностей компьютерных технологий представленных в работах Дж. Глассе, Н.Ф. Талызиной, В.А. Извозчикова. М.В. Кларина, A.C. Кондратьева. В.В. Лаптева, Л.П. Леонтьева, Т.С. Назаровой, Е.С. Полат, A.B. Смирнова, B.C. Черепанова, H.A. Юрьевой обеспечивает новый подход к проблеме исследования. Ее решение требует классификации учебных фактов, компьютерного и экспериментального имитационного моделирования изучаемых процессов.

Изучение общетехнических дисциплин опирается на модель формирования учебных эмпирических знаний как совокупность взаимосвязанных фактов и экспериментальных методов, которые для студентов являются важнейшим этапом обучения.

Повышая теоретический уровень преподавания, важно помнить, что учебный эксперимент является неотъемлемой частью полного представления учебной дисциплины.

Несмотря на значительное число работ методического характера по профессиональной подготовке будущих педагогических кадров, вопросы, связанные с изменением различных методик проведения учебного лабораторного эксперимента и современных эффективных способов обработки его результатов, с позиций общетехнических дисциплин, требуют дальнейшего дополнительного исследования.

Анализ процесса профессиональной подготовки специалистов в системе непрерывного педагогического образования позволил выявить противоречия между:

- современным уровнем научно-технического прогресса и технологиями, а также техническими средствами, используемыми в классическом учебном эксперименте;

- потребностью личности студента в формировании достаточно высокого уровня готовности к профессиональной деятельности и традиционностью методик выполнения и обработки результатов лабораторных работ;

- необходимостью повышения качества процесса обучения общетехническим дисциплинам и недостаточной разработкой методических подходов к его оптимизации;

- дидактическими возможностями инновационных педагогических технологий в развитии познавательных и интеллектуальных способностей, самостоятельности мышления студентов и недостаточном использовании их в учебном процессе.

В связи с этим актуальной является постановка проблемы исследования, заключающейся в разработке методических основ применения активного многофакторного эксперимента (АМЭ) для повышения результативности лабораторного практикума по общетехническим дисциплинам педагогического вуза.

Цель исследования - научно-методическое обоснование применения метода активного многофакторного эксперимента для лабораторного практикума и эффективности его практической реализации.

Объект исследования - процесс профессиональной подготовки будущих педагогов физико-математических специальностей при изучении обшетехниче-ских дисциплин.

Предмет исследования - проектирование и реализация метода активного многофакторного эксперимента как средства повышения эффективности лабораторного общетехнического практикума в педагогическом вузе.

Гипотеза исследования - заключается в том, что использование метода активного чногофакторного эксперимента в учебном лабораторном практикуме может позволить:

- обеспечить более высокий уровень сформированное™ знаний, умений, навыков и понимание, усвоение учебного материала в дисциплинах общетехнического профиля;

- методически обосновать целесообразность применения данного метода при выполнении лабораторных работ для повышения эффективности учебного процесса по рассматриваемым дисциплинам;

- рекомендовать метод активного многофакторного эксперимента к более широкому использованию для изучения характеристик и параметров микро-

электронных приборов и устройств на их основе как в научном, так и в учебном эксперименте.

Задачи исследования. Изучить состояние проблемы исследования и, опираясь на результаты проведённого анализа, разработать методику планирования активного многофакторного эксперимента в организации лабораторных работ по общетехническим дисциплинам.

Осуществить реализацию метода активного многофакторного эксперимента через компьютерную программу и создать устройство для его автоматизации при организации лабораторного практикума для студентов -физико-математических специальностей педагогического вуза.

Осуществить в педагогическом эксперименте оценку эффективности проведения лабораторного практикума на основе его активного многофакторного моделирования по сравнению с традиционной формой.

Подготовить информационно-методическое обеспечение лабораторного практикума по рассматриваемым дисциплинам для студентов физико-математических специальностей педагогического вуза.

Методологическую основу и теоретическую базу исследования составили педагогические взгляды и работы Б.Г. Ананьева, Ю.К. Бабанского, С.Я. Баты-шева. В.П. Беспалько, A.A. Вербицкого. С.М. Годника, В.В. Давыдова, М.В. Кларина, A.M. Новикова, Н.Ф. Талызиной, В.А. Сластёнина, Г.М. Щевелевой по концептуальным положениям современного образовательного процесса высшей школы, повышению эффективности и качества образования на разных этапах развития, обучения и воспитания личности. В исследовании мы опирались на методологические положения, методические представления А.Е. Ай-зенцона, Г.А. Бордовского, А.Д. Гладуна, В.В. Губарева, Ю.И. Дика, Е.Ф. До-линского. Л.Я. Зориной, В.А. Извозчикова. H.A. Иродовой, С.Е. Каменецкого, В.В. Лаптева, Р.В. Майера, Т.С. Назаровой, В.В. Налимова, A.M. Новикова. Е.С. Полат, Н.С. Пурышевой, В.Г. Разумовского, A.B. Смирнова, Д.В. Черни-левского по анализу проблем совершенствования высшего естественнонаучного и технического образования, дифференсации и индивидуализации обучения, возможностей применения современных образовательных технологий в высшей профессиональной школе.

Необходимость решения поставленных в исследовании задач обусловила выбор методов исследования'.

- теоретический анализ педагогической, психологической, научной, методологической литературы, позволившей определить исходные позиции исследования, выявить степень разработанности его проблемы;

- анализ и обобщение опыта использования традиционных и инновационных технологий в лабораторном практикуме, обеспечивших установление ак-

туальности и методических перспектив метода многофакторного эксперимента в учебном процессе;

- педагогический эксперимент, характеризующий готовность преподавателей и обучаемых к использованию предлагаемой методики в учебном эксперименте и давший возможность оценить её эффективность;

- контролирующие и диагностические мероприятия (экзамены, зачёты, тестирование, наблюдения, беседы), позволяющие установить результативность внедрения нового метода в проведение лабораторного практикума;

- математическая, статистическая обработка экспериментальных результатов исследования.

Диссертационная работа выполнена на кафедре теоретической физики Воронежского государственного педагогического университета в соответствии с Межвузовской комплексной программой «Наукоёмкие технологии образования» Минобразования РФ по проекту «Традиционные и современные технологии обучения в лабораторном практикуме для реализации непрерывного образовательного пространства «школа-вуз» (приказ Минобразования РФ №465 от 13.02.2001.)

Опытно-эксперимешпалыюй базой исследования явился Воронежский государственный педагогический университет (ВГПУ). Педагогическим экспериментом было охвачено около 500 студентов 2Ш - 5Ш курса физико-математического факультета специальностей: физика-математика, математика-физика, физика-информатика, естествознание.

В исследовании следует выделить три взаимосвязанных этапа.

На первом этапе (1998-1999 г.г.) на основании изучения и анализа психолого-педагогической, научно-методической, технической литературы выявлена степень разработанности вопросов, связанных с современными методами проведения и способами обработки полученных результатов экспериментов по изучению характеристик и параметров микроэлектронных приборов. Была определена тема исследования, его объект и предмет, намечены цели и задачи исследования. Проводился анализ содержания и технологий традиционного лабораторного практикума по физико-техническим и общетехническим дисциплинам педагогического вуза.

На втором этапе (1999-2000 г.г.) разработана методика планирования, проведения и статической обработки результатов лабораторного практикума по методу активного многофакторного эксперимента. Создана компьютерная программа планирования активного многофакторного эксперимента и устройство для его автоматизации.

римента. Проведена диагностика эффективности использования метода активного многофакторного моделирования в учебном эксперименте. Осуществлён сравнительный анализ результативности разработанной методики для активизации учебного процесса, повышения уровня знаний, умений и навыков сту-. дентов с итогами традиционного лабораторного практикума. Подготовлен информационно-методический комплекс для обеспечения учебного эксперимента, использующего разработанную методику. Обобщены данные педагогического эксперимента, проведена их статистическая обработка, сформулированы выводы. По результатам исследования подготовлена диссертационная работа.

Достоверность основных научных положений, результатов и выводов исследования обеспечивается:

- всесторонним анализом проблемы исследования;

- использованием методик исследования, соответствующих цели и задачам исследования;

- согласованностью гипотезы, задач исследования и выводов по итогам выполненной работы;

- качественным и количественным анализом результатов исследования;

- статистической обработкой данных педагогического эксперимента;

- проведением исследования на различных контингентах обучаемых с их репрезентативной выборкой в течение нескольких лет и идентичностью полученных результатов.

Научная новизна и теоретическая значимость исследования. Разработана инновационная методика планирования и проведения лабораторного практикума общетехническим дисциплинам с помощью метода активного многофакторного эксперимента.

Осуществлена реализация пошаговой алгоритмизации активного многофакторного эксперимента с помощью новой компьютерной программы и создано устройство для его автоматизации при проведении учебного лабораторного процесса у студентов физико-математических специальностей.

Проанализированы и обобщены методологические основы комплексного подхода к формированию эмпирических физических знаний, умений и навыков при проведении учебного и исследовательского эксперимента, использующего современные программные средства его математического моделирования.

Обоснованы методы анализа эффективности и преимуществ предлагаемой технологии проведения лабораторных работ по обшетехническим дисциплинам в сравнении с традиционной методикой.

Создание математической модели и знание факторов, влияющих на характеристики и параметры микроэлектронных приборов и устройств позволяют с высокой степенью точности предвидеть результаты лабораторных опытов и развивать у обучаемых навыки научного прогнозирования итогов исследова-

ния, стимулировать творческую активность студентов и их интерес к самостоятельной работе как исследователей.

Практическая значимость исследования. Разработана и внедрена в учебный процесс физико-математического факультета педагогического вуза методика проведения лабораторных занятий по электрорадиотехнике, основам микроэлектроники, физическим основам ЭВМ, электротехнике, радиотехнике, электрорадиотехнике и физической электронике с использованием активного многофакторного эксперимента.

Использование студентами новой методики проведения лабораторного практикума и созданных лабораторных установок позволяет им приобрести навыки и умения, необходимые в будущей профессиональной деятельности, существенно влияет на повышение уровня подготовки студентов по общетехническим дисциплинам.

Создание нового программного обеспечения для моделирования и алгоритмизации многофакторного эксперимента и экспериментальной установки проведены с расчётом на использование доступных для любого вуза средств и приборов с целью быстрого внедрения предлагаемой методики в учебный процесс.

Разработанные педагогические, методические, технические и информационные подходы к оптимизации лабораторного практикума с помощью активного многофакторного эксперимента могут быть рекомендованы к внедрению в учебный процесс при изучении различных обшетехнических дисциплин в педагогических вузах, для многих специальностей естественнонаучного, радиотехнического, физико-технического, электротехнического и ряда других направлений технических вузов в общепрофессиональной подготовке студентов.

Учебно-методическое обеспечение и дидактические материалы по проведению учебного эксперимента предлагаются к использованию в высших учебных заведениях, применяющих методику факторного моделирования в практикумах и в научных изысканиях.

Положения, выносимые на защиту:

Инновационная методика проведения лабораторного практикума по общетехническим, основанная на внедрении в учебный процесс метода активного многофакторного эксперимента, служащая средством активизации и повышения эффективности обучения.

Программное обеспечение для компьютерного моделирования и алгоритмизации многофакторного эксперимента, оптимизирующие лабораторный практикум и научные исследования в микроэлектронике и радиотехнике.

изучаемых явлений, которое может использоваться для решения учебных лабораторных и научно-исследовательских задач.

Методика реализации лабораторного эксперимента, обеспечивающая более глубокое и качественное усвоение учебного материала, формирование профессиональных умений и навыков, развитие познавательных, мыслительных, творческих способностей будущих специалистов, повышающая эффективность обучения по многим учебным дисциплинам, основанная на личностно и профессионально ориентированных подходах к обучению.

Апробация результатов исследования. Результаты исследования обсуждались на Международной научной конференции «Новые технологии в образовании» (Воронеж, 2001 г.), на Международном научно-методическом семинаре «Шумовые и деградационные процессы в полупроводниковых приборах» (Москва, 2001 г.), на региональной научно-практической конференции «Образование и права человека» (Воронеж, 2003 г.), на Международной научно-практической конференции «Наука и практика. Диалоги нового века» (Набережные Челны, 2003 г.), на Всероссийской научно-методической конференции «Модернизация образования. Региональный аспект» (Вологда, 2003 г.), на IX Международной конференции «Современные технологии обучения» (Санкт-Петербург, 2003 г.), на XLI отчётной научной конференции ВГТА (Воронеж, 2003 г.). на Всероссийском совещании заведующих кафедрами физики технических вузов России «Физика в системе инженерного образования России» (Москва. 2003 г.). на VII Международной конференции «Физика в системе современного образования» (Санкт-Петербург, 2003 г.).

Разработанная методика лабораторного практикума с помощью метода активного многофакторного эксперимента прошла апробацию и внедрена в учебный процесс общетехнических дисциплин Воронежского государственного университета. Воронежской государственной технологической академии, Воронежского военного авиационного инженерного института. Елецкого государствен ного у н и вере итета.

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 21 работе, содержание которых представлено по ходу изложения, 5 работ без соавторов. Из них 13 статей, в том числе 3 в центральных научно-педагогических журналах «Наука и школа». «Преподавание физики в высшей школе», 1 учебное пособие. 5 учебно-методических разработок. 2 тезиса докладов конференций, общий объём публикаций 8.6 печатных авторских листов. В работах, опубликованных в соавторстве, соискателем предложены: [1] - учебно-методические указания к проведению лабораторных работ методом АМЭ; [7]. [8], [9], [10]. [11] - алгоритм, компьютерная программа, автоматическое устройство и математическая модель АМЭ: [12]. [18], [21] - методологическая составляющая общетехнического образования; [13]. [14]. [16], [19] - методика проведения лабораторного

практикума на основе АМЭ; [15], [17], [20] - пути повышения эффективности обучения на основе предложенных технологий лабораторного эксперимента.

Структура и содержание диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, трёх глав и заключения, изложенных на 215 страницах. Основной текст занимает 167 страниц, список литературы включает 208 работ и размещён на 20 страницах. В работе содержится 9 таблиц, 31 рисунок. Диссертация имеет 3 приложения на 25 страницах, включающих 10 таблиц, 3 рисунка, 2 варианта тестовых заданий.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность и выбор темы диссертационного исследования, дан краткий анализ состояния проблемы; определены цели, объект, предмет, гипотеза, задачи, методологическая и теоретическая основы, методы исследования, представлены научная новизна и практическая значимость работы; сведения об апробации результатов исследования.

В первой главе «Учебный эксперимент, его место в лабораторном практикуме по общетехническим дисциплинам и роль в формировании эмпирических знаний» дан анализ существующих подходов к проведению учебного эксперимента и процесса формирования у студентов системы эмпирических знаний; анализ значимости информационных технологий и современных математических методов планирования и организации лабораторного практикума.

Современное построение курсов общетехнических дисциплин характеризуется тем, что теория и эксперимент используются одновременно. Для понимания теоретических положений и овладения ими необходим современной эксперимент, усиление экспериментальной составляющей в преподавании. Экспериментальный метод является одним из основных методов научного познания. С его помощью предоставляется возможность ставить исследуемое явление в строго контролируемые и измеряемые условия, точно определять характер детерминирующих воздействий, ускорять или замедлять и, тем самым, делать доступными для изучения процессы, которые в естественном состоянии протекают либо крайне медленно, либо слишком быстро. Изоляция от нарушающих влияний, изучение процесса в чистом виде и его многократное воспроизведение в варьируемых условиях, — все это позволяет целенаправленно исследовать самые сложные явления.

Учебный эксперимент можно определить как метод познания явлений действительности, характеризующийся совокупностью специфических видов деятельности экспериментатора, предпринимаемых для научного познания, выяснения объективных закономерностей, состоящий в воздействии на изучаемый объект (процесс) специальных инструментов и прпборов. Он ставится для того, чтобы быстрее, убедительнее, интереснее совершить путь от незнания к знанию, от неполного к более полному знанию. Являясь одновременно источ-

ником знаний, методом обучения и видом наглядности, учебный эксперимент служит «для открытия» явлений, законов, имеющих субъективную новизну. В процессе обучения учебный эксперимент реализуется в лабораторном практикуме. Лабораторные работы служат привитию навыков обращения с приборами, сборки установок, снятия показаний приборов.

При выполнении лабораторной работы каждый исследователь выступает как активное начало, поскольку он сознательно с определенной целью собирает экспериментальную установку, воспроизводит интересующие его процессы, производит измерения и, обрабатывая их, убеждается в справедливости и объективности физических явлений и закономерностей.

В числе задач, решаемых в ходе выполнения лабораторных работ, следует назвать, прежде всего, самостоятельное изучение или повторение теории вопроса и уточнение цели эксперимента, сборку установки, неоднократное проведение опыта, фиксацию экспериментальных данных, оценку и проверку степени их достоверности. Если экспериментальная установка дает чувственно воспринимаемые данные об исследуемых явлениях и раскрывает причинно-следственные связи, то математический аппарат позволяет поднять эти связи на уровень теоретического обобщения и тем самым отразить законы исследуемых явлений.

Исследование проблемы формирования у студентов системы эмпирических знаний при изучении общете.хнических дисциплин представляется актуальным в свете решения поставленных задач. К эмпирическим относятся знания об объектах и происходящих с ними явлениях, полученные как результат чувственных ощущений. Знание, получаемое с помощью наблюдения и эксперимента можно считать эмпирическим. К нему относятся реально возникшие чувственные восприятия экспериментатора, выраженные в понятиях. При сегодняшнем увеличении информационного потока, объеме учебного материала, формирующего систему эмпирических знаний, особо важной проблемой становится повышение качества обучения. Ясно, что оно не может быть достигнуто за счет простого увеличения рабочего времени преподавателя и студента. Требуются новые методы обучения, новые приемы творческой активности. Применение компьютерных технологий является одним из путей решения этой задачи.

Планирование учебного исследования, как и любое планирование, предполагает поиск рациональной последовательности получения данных о свойствах изучаемых объектов или явлений. В лабораторной работе рациональная схема эксперимента (план эксперимента), естественно, должна составляться таким образом, чтобы при минимальной затрате времени и средств получать максимум информации об интересующем объекте. Именно в этом смысле можно говорить, что методы планирования эксперимента дают возможность экс-

прессного достижения поставленной цели, сокращая затраты времени как на собственно эксперимент, так и на обработку результатов.

Методы планирования, и в первую очередь статистические, существенно отличаются от методов статистической обработки результатов наблюдений, где количественному анализу отводится пассивная роль обработки данных, полученных при случайном сочетании условий. В противоположность этому математический аппарат методов планирования эксперимента играет активную роль, определяя и даже, можно сказать, диктуя исследователю жесткую схему постановки эксперимента и последовательность анализа результатов. Тем не менее, это совершенно не означает, что при применении методов планирования эксперимента знания и опыт самого экспериментатора не играют существенной роли. Наоборот, неточно сформулированная задача или неверно выбранные отправные данные, «пройдя» весь путь математического аппарата планирования эксперимента и анализа полученных результатов, в ходе которого исключается возможность внесения корректив и поправок, приводят хотя и к быстрому, но неполноценному решению.

Программа испытаний представляет собой временной график, на основании которого испытательное оборудование оказывает воздействия на объекты испытаний. Основная задача планирования испытаний состоит в том. чтобы воспроизвести в лабораторных условиях с максимально возможной точностью действие факторов, присущих нормальной эксплуатации. Для этого требуется построить модель испытаний, которая отражает состав действующих факторов, диапазон изменений, уровни действующих факторов, а также их закон распределения и характер взаимодействия.

Изменения уровней действующих факторов представляют собой непрерывные функции времени работы. Однако для построения реализуемой программы воспроизведения воздействий этих факторов целесообразно использовать метод схематизации, состоящей в том. что диапазон изменений каждого фактора представляют квантованным по дискретным уровням. Тогда условия исследования в каждый момент или период времени можно рассматривать как результат воздействия сочетания факторов, находящихся на различных уровнях.

Во второй главе «Технология и алгоритмы проведения лабораторного практикума по общетехническим дисциплинам с привлечением метода активного многофакторного жеперимента» рассмотрена практическая реализация лабораторных работ на основе метода активного многофакторного эксперимента с помощью пошаговой алгоритмизации, компьютерной программы. автоматического устройства.

Одно из преимуществ лабораторных занятий, проводимых по таким учебным дисциплинам как: электрорадпотехника, основы микроэлектроники, физические основы ЭВМ. электротехника, радиотехника, электрорадиотехника и

физическая электроника, в сравнении с другими видами аудиторной учебной работы, состоит в том, что они интегрируют теоретико-методологические знания и практические умения, навыки студентов в едином процессе деятельности учебно-исследовательского характера. Слияние теории и опыта, осуществляющееся в учебной лаборатории, активизирует познавательную деятельность студентов, придает конкретный характер изучаемому на лекциях и в процессе самостоятельной работы теоретическому материалу, способствует детальному и прочному усвоению учебной информации.

Рассматривая эмпирические и теоретические, функционально обусловленные и объективно необходимые аспекты процесса обучения, как единого целого, следует учитывать функциональную взаимосвязь концептуального понятийного аппарата педагогического процесса с эмпирическим базисом физики, определяющим комплексное освоение рассматриваемых дисциплин.

По нашему мнению, данная связь осуществляется в трех основных направлениях. Во-первых, учебный эксперимент служит источником субъективно новых для студентов эмпирических фактов, которые служат исходным элементом в интерпретации их на основе концептуального содержания, что, в конечном счете, содействует развитию и становлению теоретического знания обучаемых. Во-вторых, учебный эксперимент является необходимым фактором в формировании понятийного аппарата студентов и теоретических знаний, на основе которых осуществляется генерация и воспроизведение субъективно нового для обучаемых знания, не стимулированного непосредственно эмпирическим исследованием. В-третьих, учебный эксперимент позволяет наглядно иллюстрировать теоретические построения и выводы объективной действительностью. обеспечивая выход «теоретического мира» обучаемых в сферу «живого созерцания», в область практической деятельности.

Вышеперечисленные требования выполняются, если лабораторный практикум проводить по планам активного многофакторного эксперимента. Модель формирования эмпирических знаний у студентов в процессе проведения лабораторного практикума по планам активного многофакторного эксперимента приведена на рис. 1.

Нами созданы алгоритмы проведения лабораторных работ, в том числе, связанных с использованием временного дрейфа параметров, которые применяются в учебных дисциплинах: электрорадиотехника, основы микроэлектроники, физические основы ЭВМ, электротехника, радиотехника, электрорадиотехника и физическая электроника.

Рис.!. Структурная модель формирования знаний, умений и навыков у студентов в процессе проведения лабораторного практикума по планам активного многофакторного эксперимента.

Алгоритм организации активного многофакторного эксперимента. I. Выбор уравнения регрессии.

1. Аналитически получить функцию, дающую представление о

поверхности отклика факторов: )Л2>"",Л7)>

где 77 - выход процесса; ЛГ|, х2, х, - переменные факторы.

2. Процесс в первом приближении может быть описан степенным рядом, не содержащим членов высших порядков, коэффициенты регрессии которого необходимо определить:/ у №

Ц = Д0 + Ър1х^Ирцх-1х} + 1/^,-у'А

где г - выборочная оценка для Т]\ Ь0. Ь,. Ь,..Ь!/к~ выборочные оценки для Д, Д. Д,,Д„*.

II. Составление плана многофакторного эксперимента.

1. Выбирается условный нулевой уровень О г. для каждого фактора, исследуемого в эксперименте.

Воспользовавшись результатами эксперимента можно лишь определить выборочные коэффициенты регрессии Ь0. Ь„ Ь,р Ь,)к являющиеся оценками для теоретических Д0, Р\- Д,, Д,; Ь; = Д,±Х5,

Ьук^Рук^5'

Ь0 =Д0+ЕД//+1Д,7/+...+ 15,

где ошибка, связанная с неучтенными факторами и по-

грешностью метода; Ь„ Ьч, состоят из коэффициентов регрессии как исследуемых, так и неучтенных факторов л-,. х, л-*; Ьи - совместная оценка для теоретического свободного члена уравнения, суммы коэффициентов при членах высших порядков и суммы ошибок.

Таким образом, уравнение регрессии имеет вид:

Л / Л/

V = Ьр. + У.Ь.Х.- + ТЬцХ.Х: + X Ь. х.х.х . и ' ' У 1 3 п к I у к

2. Выбираются единицы варьирования Л, для каждого фактора.

3. Уровни - и Ох. + Х-1 обозначаются символами-1 и+1,

или в кодированном обозначении - и + соответственно. Составляется матрица планирования исходя из того, что должны быть исчерпаны все варианты комбинации значений факторов, варьируемых на верхнем и нижнем уровнях. На примере трех факторов матрица имеет вид:

№ Планирование Расчёт

X 0 X 1 X 2 X 3 х2 Хз Хг X} X,XiX3 УМ

1 + - - + + - - + У\

2 + + - - - - + + Уг

3 + - + - - + - + Уз

4 + + + + + + + + У4

5 + - - - + + + - Уъ

6 + + - + - + - - Уб

7 + - + + - - + - У1

8 + + + - + - - - У»

Во 2-ом столбце х0 = +1 —фиктивная переменная, вводимая для расчетов ¿>0; в 3-ем, 4-ом, 5-ом — значения переменных хь xz ху, в 6-ом, 7-ом, 8-ом и 9-ом расчетные значения, вводимые для вычисления коэффициентов регрессии; в 10-ом —значения результатов эксперимента. III. При исследовании / переменных уравнение регрессии имеет вид

Л / ij

У = b0 + ^bixi + %bijxixj + 1 bijkxixjxk '

Расчет коэффициентов регрессии ведется по формулам:

/ N / N N

а,- >ьу =х/ х; >ьук =

N N N 'у**! Ы - N

ьо =у ы^УыЧ '

— ЛГ •

где _Уд, — значение среднего выхода процесса в УУ-м варианте, — значение данного фактора в УУ-м варианте, 60 — среднее арифметическое из выходов всех вариантов и соответствует выходу процесса, когда все факторы находятся на нулевом уровне; Ь, - показывает, насколько изменится выход при изменении х, от 0 до ± 1 Л; Ьи- показывает, что влияние одного из факторов неодинаково при разных значениях другого; Ьцк- показывает, что влияние одного из факторов неодинаково при разных значениях другого.

Оценку значимости коэффициентов регрессии и анализ уравнения регрессии можно проводить стандартными статистическими методами.

Для обработки результатов исследования, основываясь на алгоритмах организации активного многофакторного эксперимента и планирования многофакторного эксперимента ортогонального дискретному дрейфу, нами была разработана компьютерная программа (рис. 2), которая применяется при проведении лабораторных работ на физико-математическом факультете Воронежского государственного педагогического университета.

перимента, проводимого по планам АМЭ.

Для практической реализации лабораторных работ, которые проводятся на физико-математическом факультете ВГПУ по планам активного многофакторного эксперимента, нами разработано автоматическое устройство, структурная схема которого представлена на рис.3.

В состав схемы входит датчик температуры, выполненный на диоде VD219, у которого задан режим по постоянному току 200 мкА, через резистор генератора тока Rtt. Напряжение открытого р - п перехода изменяется по линейному закону с температурным коэффициентом 2 мВ/°С. Уровень напряжения, соответствующий заданным температурам 40°С, 60°С, 100°С, подается на входы компараторов, выполненные на микросхемах 554САЗ. При срабатывании компаратора, запускается соответствующий триггер, задающий время коммутации нагрузки и напряжения питания. Напряжение питания подается через ключи серии К176КТ1.Каждый компаратор отслеживает температурную зону. В момент, когда напряжение на диоде Uvd равно напряжению питания El, срабатывает первый компаратор (KOMI), если Uvd равно напряжению питания Е2, то сработает второй компаратор (КОМ2), и соответственно, если Uvd равно напряжению питания ЕЗ, сработает третий компаратор (КОМЗ). Кроме того в схему входят: микросхемы для согласования работы ключей; ГТИ - генератор тактовых импульсов; ПУ - пусковое устройство; СТ - счётчик; МС - микросхема; ИТ, ИН - внешние устройства формирования уровней температуры и напряжения питания.

В-т£ЬгЕк --'1 _ ^_[» | г—* 1 о- n 1 —^ в " д_ 1

Bl в J- i то 1 чь- SI T^Fl - И Н П- 1 1 В D

Рис. 3. Структурная схема автомата.

В третьей главе «Повышение эффективности обучения моделированием лабораторного практикума на основе активного многофакторного эксперимента» на основе субъектно-личностного подхода к обучаемым даётся оценка остаточных знаний с помощью входного тестирования в общетехниче-

ском образовательном процессе; анализируется эффективность проведения лабораторного практикума по общетехническом дисциплинам с помощью метода АМЭ.

Для высококачественного усвоения физических, других естественнонаучных знаний, общетехнических дисциплин при получении высшего профессионального образования, мы считаем необходимыми разработку и внедрение в учебный процесс инновационных подходов и принципов, прежде всего лично-стно ориентированного подхода. Он предполагает, что в центре обучения находится сам обучающийся, его учебные мотивы и цели. Исходя из интересов студента, уровня его знаний и умений преподаватель определяет учебную цель занятия, формирует, направляет и корректирует весь учебный процесс. Согласно личностно ориентированной концепции, обучение направляется на развитие познавательных и деятельностных характеристик учащегося в целях развития его личности, способностей, потребностей, интеллекта. Личностный компонент предполагает, что в процессе занятия по любому предмету, в частности по общетехническим дисциплинам, максимально учитываются индивидуально-психологические, умственные, знаниевые, статусные особенности учащегося. Этот учёт осуществляется через содержание и форму самих знаний, через характер общения со студентами. Он служит преодолению противоречия между необходимостью собственной учебной познавательной деятельности студента и реализации его как социально и профессионально подготовленного субъекта с личностной мировоззренческой позицией.

Перед началом изучения всех дисциплин общетехнического направления, таких как электрорадиотехника, основы микроэлектроники, физические основы ЭВМ, электротехника, радиотехника, физическая электроника, нами проводилось входное тестирование по ряду разделов курса физики, изучавшихся студентами физико-математического факультета на первом - втором курсах университета. К этим разделам относятся электростатика, постоянный электрический ток, электромагнетизм, электромагнитные колебания и волны, переменный электрический ток. Знания их учебного материала преемственно используются и развиваются при последующем изучении общетехнических дисциплин. В связи с этим возникает необходимость диагностировать степень усвоения данного учебного материала и оценить уровень остаточных знаний по названным разделам курса физики.

Отсроченный контроль остаточных знаний, умений и навыков по физике, как базовой дисциплине для изучения общетехнических дисциплин, служит развитию принципа преемственности и углублению межпредметных связей, дифференцированного подхода к обучаемым с учетом результатов тестирования. Проверка остаточных знаний представляет инструме_нтарий, позволяющий сформировать оценку как отдельного субъекта процесса обучения, так и всего

! 19

потока обучающихся в целом на данном образовательном этапе. Её результаты

диагностичны и представляют возможность коррекции дальнейшей образовательной траектории студентов при изучении преемственно связанных с физикой последующих дисциплин. Они позволяют оперативно влиять на дальнейший процесс обучения, своевременно принимая меры, не допускающие снижения качества знаний по предметам общетехнического направления, дифференцированно и личностно ориентированно строить дальнейшую преемственно обусловленную образовательную траекторию. Отсроченный контроль позволяет нам более объективно определить степень освоения будущими преподавате-1 лями физики базовых знаний по этой дисциплине и более обоснованно исполь-

* зовать современные технологии обучения, прежде всего метод активного мно-

', гофакторного эксперимента, в последующем лабораторном практикуме.

I Для объективного анализа результатов использования метода активного

многофакторного эксперимента в лабораторном практикуме дисциплин обше-1 технического направления был проведен анализ итоговых экзаменационных

оценок студентов 2000-2001,2001-2002,2002-2003 учебных годов.

При проведении педагогического исследования по использованию метода АМЭ в лабораторном практикуме по названным дисциплинам каждая студенческая группа подразделялась на две подгруппы. В одной - студенты проходили лабораторный практикум по планам АМЭ, в другой - традиционный лабораторный практикум.

Итоги проведённого анализа, а также непосредственное сравнение результатов экзаменационной сессии для прошедших лабораторный практикум представленных дисциплин по планам АМЭ и традиционный лабораторный практикум, свидетельствуют о существенном увеличении среднего балла в пользу 1 первой группы студентов как в его фактическом значении, в среднем на 0,56

' балла, так и в процентном выражении, в среднем на 15,9%.

Такой анализ позволяет сделать вывод о правомерности выбора метода АМЭ для его использования в лабораторном практикуме предметов общетехнического направления. Основываясь на вышесказанном, а также на сравнении результатов обучавшихся по методу АМЭ с результатами итоговой аттестации в группе в целом (результаты улучшаются фактически на 0,3 балла или на 7,9%) можно утверждать о значительно лучшем усвоении материала студентами первой группы, эффективности предлагаемой методики для развития умений и навыков при выполнении учебного лабораторного эксперимента. Успехи в обучении, привитие практических навыков сопровождаются повышенным познавательным интересом к новой методике проведения эксперимента и подведения его итогов. Это связано и с лучшим усвоением теоретического материала каждой дисциплины, и с неформальным интересом обучаемых к её прак-' тической составляющей.

Выявленные в процессе педагогического эксперимента тенденции повышения качества усвоения знаний, эффективного развития практических умений и навыков после введения в лабораторный практикум метода АМЭ по всем при- I I

ведённым дисциплинам сохраняются на протяжении нескольких лет и могут считаться устойчивыми.

В качестве иллюстрации приведён сравнительный анализ результатов одной из экзаменационных сессий по электрорадиотехнике (рис. 4).

Все полученные данные обрабатывались на персональной ЭВМ IBM PC. Результаты успеваемости студентов прошедших лабораторный практикум по планам АМЭ и студентов прошедших традиционный лабораторный практикум анализировались сравнением выборок средних баллов, проводившимся по критерию Стьюдента. Сравнение показало достоверность отличий (р<0,05) между этими выборками.

Значительно уменьшается число удовлетворительных оценок в сессию у студентов, прошедших лабораторный практикум по планам АМЭ (на 10%-20%), для них характерен существенный рост числа хороших (на 4%-7%) и отличных (на 6%-13%) оценок (рис. 5).

Успешность полученных результатов педагогической диагностики по введению метода АМЭ в лабораторный практикум, позволяет рекомендовать эту методику к дальнейшему использованию в лабораторном практикуме вышеназванных дисциплин и к более широкому - в вузовских учебных лабораториях общетехнического профиля.

— 3,31 3,07 ----

--------

Рис. 4. Сравнительный анализ результатов экзаменационной сессии по электрорадиотехнике: 1-средний балл по всей группе; 2-средний балл студентов, прошедших традиционный лабораторный практикум; 3- средний балл студентов, прошедших лабораторный практикум с АМЭ.

| □ Студенты, прошедшие традиционный л пр. 1 ;

| ■ Студенты, прошедшие л пр по планам АМЭ |

Рис. 5. Сравнительный анализ результатов одной из экзаменационных сессий по радиотехнике для двух подходов к проведению лабораторного практикума (по числу студентов в процентном выражении).

В заключении делаются выводы, излагаются основные результаты диссертационного исследования:

1. Разработана методика проведения лабораторного практикума по общетехническим дисциплинам на основе его планирования, организации и реализации с помощью активного многофакторного эксперимента, основной целью которой является повышение эффективности образовательного процесса, оптимизация его лабораторной составляющей, достижение обучаемыми более высокого уровня знаний, умений и навыков в соответствии с современными требованиями к профессиональной подготовке будущих специалистов.

2. Активный многофакторный эксперимент реализован с помощью программного продукта для компьютерной обработки данных на основе предлагаемого механизма пошаговой алгоритмизации организации такого эксперимента. Компьютерная программа и разработанное устройство для автоматизации многофакторного эксперимента обеспечивают автоматическое проведение вычислений требуемых параметров с большой степенью точности, с малыми величинами погрешностей, сокращает время проведения исследований, увеличивают степень достоверности полученных результатов.

3. Методика проведения лабораторных работ на основе их активного многофакторного моделирования имеет существенные преимущества перед традиционной формой проведения занятий. Программные средства, моделирующие учебный эксперимент, являются эффективным способом формирования познавательных умений и навыков активизации мышления, творческих способностей студентов в рамках развивающего обучения с учетом субъективно-личностного подхода к обучаемым в образовательном процессе высшего учебного заведения. Эффективность предлагаемой технологии лабораторного прак-

тикума подтверждается разницей в обученности студентов по отношению к их исходному уровню знаний с явно выраженной положительной динамикой обученности в экспериментальных группах по сравнению с теми, где занятия проводились традиционно.

4. Информационно-методическое обеспечение для лабораторного практикума, проводимого с помощью планов многофакторного эксперимента, применяется в учебном процессе педагогического университета и рекомендуется к использованию в других вузах, внедряющих методику факторного моделирования в учебном и научном экспериментах.

5. Представленные подходы к разработке, созданию и внедрению в лабораторный практикум методики многофакторного эксперимента с её программным и техническим обеспечением можно считать общими для лабораторной составляющей профессионального образования при изучении большинства естественнонаучных и общетехнических дисциплин. В связи с этим их можно рекомендовать для более широкого использования при профессиональной подготовке будущих специалистов по соответствующим направлениям как в педагогических так и технических вузах.

Основные публикации по теме диссертации.

Учебные пособия.

1. Лабораторный практикум по физико-техническим дисциплинам на основе активного многофакторного эксперимента: Учеб. пособие. -Воронеж: В ГПУ, 2003. - 75с. (авторских 2,3 п.л.) Соавт.: Щевелева Г.М.

Учебно-методические разработки.

2. Планирование исследования основных статических параметров микросхем методом активного многофакторного эксперимента: Учеб. - метод, разработка. -Воронеж: ВГПУ, 2002. - 17с. (1,1 п.л.)

3. Исследование стабильности работы транзисторно-транзисторных логических микросхем: Учеб. - метод, разработка. -Воронеж: ВГПУ, 2002. - 11с. (0,7 п.л.)

4. Разработка математической модели работы логических микросхем: Учеб. - метод, разработка. —Воронеж: ВГПУ, 2002. - 7с. (0,5 п.л.)

5. Прогнозирование работы интегральных микросхем во временном интервале: Учеб. - метод, разработка. -Воронеж: ВГПУ, 2002. - 14с. (0,9 п.л.)

6. Корреляционная связь параметров транзисторно-транзисторных логических микросхем и её физическое обоснование: Учеб. - метод, разработка. -Воронеж: ВГПУ, 2002. - 9с. (0,6 пл.)

Статьи.

7. Алгоритм создания математической модели основных параметров логических микросхем при проведении активного многофакторного эксперимента // Новые технологии в образовании: Материалы Международной науч. конф. -

Воронеж: ВГПУ, 2001. -С. 54-57. (авторских 0,2 п.л.) Соавт.: Дунаев С.Д., Ще-велев М.И.

8. Применение моделей, созданных по планам активного многофакторного эксперимента, в физическом эксперименте на надежность микросхем // Твердотельная электроника и микроэлектроника: Сб. статей. -Воронеж: ВГТУ, 2001. -С. 181-184. (авторских 0,2 п.л.) Соавт.: Дунаев С.Д., Щевелев М.И.

9. Автоматизация активного многофакторного эксперимента при исследовании надёжности логических микросхем // Шумовые и деградационные процессы в полупроводниковых приборах: Материалы Международного науч.-метод. семинара. - М: МНТОРЭС, 2001. -С. 232-236. (авторских 0,1 п.л.) Соавт.: Дунаев С.Д., Щевелев М.И.

1 10. Компьютерная программа по обработке данных, полученных при прове-

дении активного многофакторного эксперимента // Новые технологии в обра' ,• зовании: Материалы Международной науч. конф. -Воронеж: ВГПУ, 2001. -С. 57-59. (авторских 0,1 п.л.) Соавт.: Дунаев С.Д., Щевелев М.И.

11. Применение моделей, созданных по планам активного многофакторного эксперимента, в физике // Образовательные технологии: Сб. науч. тр. -Воронеж: ВГПУ, 2001. -С. 71-74. (авторских 0,13 пл.) Соавт.: Дунаев С.Д.,

' Щевелев М.И.

12. Методология естественнонаучной и общетехнической областей непрерывного образовательного пространства с межвузовским компонентом // Образование и права человека: Материалы Международной конф. -Воронеж: ВГУ, 2003. -С.18-21. (авторских 0,1 п.л.) Соавт.: Щевелева Г.М., Борисович О.Ю., Егорова Г.Н., Ащеулов А.Ю.

13. Активный многофакторный учебный эксперимент в лабораторном прак-' тикуме по микроэлектронике и радиотехнике в педагогическом вузе // Наука и

школа. -2003. -№6. -С. 29-33.(авторских 0,2 п.л.) Соавт.: Щевелева Г.М.

14. Математическое моделирование на практических занятиях по микроэлектронике в педагогическом вузе // Преподавание физики в высшей школе. -2003 -№26. -С. 37-40. (авторских 0,2 п.л.) Соавт.: Щевелева Г.М.

15. Проблемы совершенствования учебного лабораторного эксперимента по физико-техническим дисциплинам педагогического вуза // Наука и практика. Диалоги нового века: Материалы Международной научн.-практической конференции. -Набережные Челны: КГПИ, 2003. -41. -С. 135-137. (авторских 0,13 п.л.) Соавт.: Щевелева Г.М.

16. Использование активного многофакторного эксперимента в лабораторном практикуме педагогического университета // Физика в системе современного образования: Материалы 7 Международной конф. -СПб, 2003. -С.54-57. (авторских 0,13 п.л.) Соавт.: Щевелева Г.М.

17. Повышение эффективности современного лабораторного физико-технического практикума в педагогическом вузе // Модернизация образования. Региональный аспект: Материалы Общероссийской науч.-метод. конф. -Вологда: ВоГТУ, 2003. -С. 164-166. (авторских 0,2 п.л.) Соавт.: Щевелева Г.М.

18. Учащиеся как субъекты естественнонаучного и общетехнического образовательных полей в пространстве «школа-вуз» // Преподавание физики в высшей школе. -2003. -№26. -С. 84-87. (авторских 0,1 п.л.) Соавт.: Щевелева Г.М., Борисович О.Ю., Егорова Г.Н., Мирошниченко E.H., Ащеулов А.Ю.

19. Применение современных компьютерных программ для выполнения расчетно-графических заданий на лабораторном практикуме по общетехническим дисциплинам // Современные технологии обучения: IX Международная конф. -СПб, 2003. -Т.2. -С.51-53. (авторских 0,1 пл.) Соавт.: Щевелева Г.М.

20. Повышение эффективности обучения общетехническим дисциплинам современными методами моделирования лабораторного эксперимента // Материалы ХЫ отчёт, науч. конф. Воронеж: ВГТА, 2003. -Ч.З. -С 253. (авторских 0,03 п.л.) Соавт.: Щевелева Г.М.

21.Личностно ориентированное обучение в техническом вузе // Физика в системе инженерного образования в России: Материалы совещания зав. кафедрами физики технических вузов России. -М., 2003. -С. 200-201. (авторских 0,03 пл.). Соавт.: Щевелева Г.М., Борисович О.Ю., Егорова Г.Н.

Тезисы.

ЛР № 066815 от 25.08.99. Подписано в печать 24.10.2003. Формат 60x84/16. Бумага для множительных аппаратов. Усл.печ.л. 1,5. Тираж 85 экз. Заказ № С.

Воронежский государственный технический университет 394026 Воронеж, Московский просп., 14

17577

* 17537

Содержание диссертации автор научной статьи: кандидата педагогических наук, Аржаных, Константин Алексеевич, 2003 год

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1.

Ц УЧЕБНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ, ЕГО МЕСТО В ЛАБОРАТОРНОМ ПРАКТИКУМЕ ПО ОБЩЕТЕХНИЧЕСКИМ ДИСЦИПЛИНАМ И РОЛЬ В ФОРМИРОВАНИИ ЭМПИРИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ.

1.1. Структура, задачи и дидактические характеристики учебного эксперимента.

1.2. Методологические основы формирования эмпирических знаний в учебном лабораторном практикуме.

1.3. Современные компьютерные технологии в организации учебного процесса с учётом их применимости в лабораторном практикуме.

1.4. Планирование и статистическая обработка результатов лабораторного эксперимента с помощью многофакторного анализа.

Выводы.

ГЛАВА 2.

ТЕХНОЛОГИЯ И АЛГОРИТМЫ ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА ПО ОБЩЕТЕХНИЧЕСКИМ ДИСЦИПЛИНАМ С ПРИВЛЕЧЕНИЕМ МЕТОДА АКТИВНОГО МНОГОФАКТОРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА.

2.1. Лабораторный практикум как основополагающая форма организации учебного процесса в вузе.

2.2. Модель и алгоритмы проектирования и реализации активного многофакторного эксперимента в лабораторном практикуме по общетехническим дисциплинам.

2.3. Компьютерная программа планирования активного многофакторного эксперимента и устройство для его автоматизации.

2.4. Методика проведения лабораторных работ с помо$ щью активного многофакторного эксперимента.

Выводы.

ГЛАВА 3.

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБУЧЕНИЯ МОДЕЛИРОВАНИЕМ ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА НА ОСНОВЕ АКТИВНОГО МНОГОФАКТОРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА.

3.1. Субъектно-личностный подход к обучаемым в общетехническом образовательном процессе педагогического вуза.

3.2. Оценка остаточных знаний по физике с помощью входного тестирования.

3.3. Учебно-методические характеристики лабораторного практикума по общетехническим дисциплинам, использующего активный многофакторный эксперимент.

3.4. Педагогическая диагностика эффективности проведения лабораторного практикума с применением активного многофакторного эксперимента.

Выводы.

Введение диссертации по педагогике, на тему "Проектирование и реализация активного многофакторного эксперимента в лабораторном практикуме"

Общая характеристика работы.

Актуальность исследования.

Планирование учебного эксперимента, как и любое планирование, предполагает поиск оптимальной последовательности получения данных о свойствах изучаемых объектов или явлений. В научно-методической работе рациональная схема учебного эксперимента, его план должны составляться таким образом, чтобы при минимальной затрате времени и средств получать максимум информации об интересующем объекте лабораторного эксперимента. Научные методы планирования учебного эксперимента дают возможность экспрессного достижения поставленной цели исследования, сокращая затраты времени как на собственно эксперимент, так и на статистическую обработку его результатов. При воздействии на исследуемый в учебной лаборатории объект сразу нескольких факторов, влияющих на его работу, целесообразно вести исследования по планам активного многофакторного эксперимента. Этому эксперименту, его применению в лабораторном практикуме общетехнических дисциплин посвящено данное исследование.

При изучении характеристик и параметров микроэлектронных приборов в процессе проведения лабораторных занятий в педагогическом университете по таким учебным дисциплинам, как электрорадиотехника, основы микроэлектроники, физические основы ЭВМ, электротехника, радиотехника, электрорадиотехника, физическая электроника, часто возникает необходимость воссоздать действие всех факторов, которые оказывают существенное влияние на работу исследуемого прибора в реальных условиях эксплуатации (напряжение питания, температура, нагрузка и т.д.). Следует учитывать, что действие этих факторов должно быть одновременным, что значения факторов постоянно изменяются, часто принимая величины, трудно воспроизводимые в лаборатории. Для определения времени старения изделия исследования должны проводиться длительное время. Эти трудности можно преодолеть, если проводить исследования по планам активного многофакторного эксперимента, а полученные результаты обрабатывать и представлять в виде математической модели, которая характеризует значения всех информативных параметров прибора при любых условиях и сочетаниях факторов. Введя одним из факторов время, можно по математической модели судить об изменениях параметров при старении изделия, то есть создать временной дрейф. Сам метод математического моделирования является достаточно громоздким и может оказаться трудным для восприятия и применения его студентами. Поэтому занятия по указанным дисциплинам целесообразно проводить, используя разработанный нами алгоритм активного многофакторного эксперимента.

Принцип оптимизации обучения, сформулированный Ю.К. Бабанским [26], предполагает выделение и изучение совокупности факторов, позволяющей полно и последовательно обосновывать важнейшие положения учебных дисциплин, более глубоко изучать основные законы и явления, сформировать естественнонаучную картину мира.

Настоящее исследование основывается на идеях Г.А. Бордовского [42], А.И. Бугаева [45, 46], Ю.А. Гороховатского [62, 63], B.C. Данюшенкова [68, 69], Ю.И. Дика [71, 72], С.Е. Каменецкого [94, 95], И.Я. Ланиной [113], И.Я. Лернера [116, 117], В.Н. Мещанского

129], В.В. Мултановского [132, 133], И.И. Нурминского [141], А.А. Пинского [146], Н.С. Пурышевой [150], А.В. Усовой [173], А.В. Хуторского [182], Н.В. Шароновой [192], Н.М. Шахмаева [193] и др., фактически определивших содержание современных курсов физики, общетехнических дисциплин и методику их изучения. Анализ их работ, а также научных трудов ученых, занимающихся вопросами теории и методики учебного эксперимента, таких как Л.И. Анциферов [11], О.Ф. Кабардин [92, 93], Р.В. Майер [118-121], С.А. Хорошавин [179, 180], Т.Н. Шамало [190, 191], позволяет констатировать непрерывное развитие опытных методов изучения явлений, разработку и совершенствование систем учебного эксперимента.

Развитие математических методов исследования таких, как кластерный, регрессионный и факторный анализы, методов имитационного моделирования, экспертных оценок, возможностей компьютерных технологий, представленных в работах Дж. Глассе [53], Н.Ф. Талызиной [168], В.А. Извозчикова [83-86], М.В. Кларина [100], А.С. Кондратьева [102-105], В.В. Лаптева [114], Л.П. Леонтьева [115], Т.С. Назаровой [136], Е.С. Полат [149], А.В. Смирнова [165], B.C. Черепанова [184, 185], Н.А. Юрьевой [207] обеспечивает новый подход к проблеме исследования. Ее решение требует классификации учебных фактов, компьютерного и экспериментального имитационного моделирования изучаемых процессов.

В связи с этим актуальной является постановка проблемы исследования, заключающейся в разработке методических основ применения активного многофакторного эксперимента для повышения результативности лабораторного практикума по общетехническим дисциплинам педагогического вуза.

Объект исследования - процесс профессиональной подготовки будущих педагогов физико-математических специальностей при изучении общетехнических дисциплин.

Гипотеза исследования - заключается в том, что использование метода активного многофакторного эксперимента в учебном лабораторном практикуме может позволить:

- обеспечить более высокий уровень сформированности знаний, умений, навыков и понимание, усвоение учебного материала в дисциплинах общетехнического профиля;

- рекомендовать метод активного многофакторного эксперимента к более широкому использованию для изучения характеристик и параметров микроэлектронных приборов и устройств на их основе как в научном, так и в учебном эксперименте.

Задачи исследования.

Изучить состояние проблемы исследования и, опираясь на результаты проведённого анализа, разработать методику планирования активного многофакторного эксперимента в организации лабораторных работ по общетехническим дисциплинам.

Осуществить в педагогическом эксперименте реализацию метода активного многофакторного эксперимента через компьютерную программу и создать устройство для его автоматизации при организации лабораторного практикума для студентов физико-математических специальностей педагогического вуза.

Осуществить оценку эффективности проведения лабораторного практикума на основе его активного многофакторного моделирования по сравнению с традиционной формой.

Методологическую основу и теоретическую базу исследования составили педагогические взгляды и работы Б.Г. Ананьева [7, 8], Ю.К. Бабанского [25, 26], С.Я. Батышева [30], В.П. Беспалько [35, 36], А.А. Вербицкого [50], С.М. Годника [57, 58], В.В. Давыдова [67], М.В. Кларина [100], A.M. Новикова [138, 139], Н.Ф. Талызиной [168], В.А. Сластёнина [162-164], Г.М. Щевелевой [198202] по концептуальным положениям современного образовательного процесса высшей школы, повышению эффективности и качества образования на разных этапах развития, обучения и воспитания личности. В исследовании мы опирались на методологические положения, методические представления А.Е. Айзенцона [3], Г.А. Бордовского [42], А.Д. Гладуна [52], В.В. Губарева [66], Ю.И. Дика [71, 72], Е.Ф. Долинского [73], Л.Я. Зориной [79], В.А. Извозчикова [83-86], И.А. Иродовой [88], С.Е. Каменецкого [94-95], В.В. Лаптева [114], Р.В. Майера [120-123], Т.С. Назаровой [136], В.В. Налимова

137], A.M. Новикова [138], E.C. Полат [149], H.C. Пурышевой [150], В.Г. Разумовского [153-155], А.В. Смирнова [165], Д.В. Чернилевского [186-187] по анализу проблем совершенствования высшего естественнонаучного и технического образования, дифференсации и индивидуализации обучения, возможностей применения современных образовательных технологий в высшей профессиональной школе.

Необходимость решения поставленных в исследовании задач обусловила выбор методов исследования:

- анализ и обобщение опыта использования традиционных и инновационных технологий в лабораторном практикуме, обеспечивших установление актуальности и методических перспектив метода многофакторного эксперимента в учебном процессе;

- математическая, статистическая обработка экспериментальных результатов исследования.

Диссертационная работа выполнена на кафедре теоретической физики Воронежского государственного педагогического университета в соответствии с Межвузовской комплексной программой «Наукоёмкие технологии образования» Минобразования РФ по проекту «Традиционные и современные технологии обучения в лабораторном практикуме для реализации непрерывного образовательного пространства школа-вуз» (приказ Минобразования РФ №465 от 13.02.2001.)

Опытно-экспериментальной базой исследования явился Воронежский государственный педагогический университет. Педагогическим экспериментом было охвачено около 500 студентов 2~ - 5Ш курса физико-математического факультета специальностей: физика-математика, математика-физика, физика-информатика, естествознание.

В исследовании следует выделить три взаимосвязанных этапа.

На третьем этапе (2000-2003 г.г.) проведён педагогический эксперимент по внедрению в учебный лабораторный практикум общетехнических дисциплин педагогического университета метода активного многофакторного эксперимента. Проведена диагностика эффективности использования метода активного многофакторного моделирования в учебном эксперименте. Осуществлён сравнительный анализ результативности разработанной методики для активизации учебного процесса, повышения уровня знаний, умений и навыков студентов с итогами традиционного лабораторного практикума. Подготовлен информационно-методический комплекс для обеспечения учебного эксперимента, использующего разработанную методику. Обобщены данные педагогического эксперимента, проведена их статистическая обработка, сформулированы выводы. По результатам исследования подготовлена диссертационная работа.

Достоверность основных научных положений, результатов и выводов исследования обеспечивается:

- всесторонним анализом проблемы исследования;

- использованием методик исследования, соответствующих цели и задачам исследования;

- согласованностью гипотезы, задач исследования и выводов по итогам выполненной работы;

- качественным и количественным анализом результатов исследования;

- статистической обработкой данных педагогического эксперимента;

Научная новизна и теоретическая значимость исследования.

Разработана инновационная методика планирования и проведения лабораторного практикума общетехническим дисциплинам с помощью метода активного многофакторного эксперимента.

Обоснованы методы анализа эффективности и преимуществ предлагаемой технологии проведения лабораторных работ по общетехническим дисциплинам в сравнении с традиционной методикой.

Практическая значимость исследования.

Разработана и внедрена в учебный процесс физико-математического факультета педагогического вуза методика проведения лабораторных занятий по электрорадиотехнике, основам микроэлектроники, физическим основам ЭВМ, электротехнике, радиотехнике, электрорадиотехнике и физической электронике с использованием активного многофакторного эксперимента.

Разработанные педагогические, методические, технические и информационные подходы к оптимизации лабораторного практикума с помощью активного многофакторного эксперимента могут быть рекомендованы к внедрению в учебный процесс при изучении различных общетехнических дисциплин в педагогических вузах, для многих специальностей естественнонаучного, радиотехнического, физико-технического, электротехнического и ряда других направлений технических вузов в общепрофессиональной подготовке студентов.

Положения, выносимые на защиту:

Инновационная методика проведения лабораторного практикума по общетехническим дисциплинам, основанная на внедрении в учебный процесс метода активного многофакторного эксперимента, служащая средством активизации и повышения эффективности обучения.

Специальное устройство-автомат для исследования характеристик и параметров микроэлектронных приборов и установок на их основе, обеспечивающее реализацию дидактического принципа наглядности на уровне сущности изучаемых явлений, которое может использоваться для решения учебных лабораторных и научно-исследовательских задач.

Апробация результатов исследования.

Результаты исследования обсуждались на Международной научной конференции «Новые технологии в образовании» (Воронеж, 2001 г.), на Международном научно-методическом семинаре «Шумовые и деградационные процессы в полупроводниковых приборах» (Москва, 2001 г.), на региональной научно-практической конференции «Образование и права человека» (Воронеж, 2003 г.), на

Международной научно-практической конференции «Наука и практика. Диалоги нового века» (Набережные Челны, 2003 г.), на Всероссийской научно-методической конференции «Модернизация образования. Региональный аспект» (Вологда, 2003 г.), на IX Международной конференции «Современные технологии обучения» (Санкт-Петербург, 2003 г.), на XLI отчётной научной конференции ВГТА (Воронеж, 2003 г.), на Всероссийском совещании заведующих кафедрами физики технических вузов России «Физика в системе инженерного образования России» (Москва, 2003 г.), на VII Международной конференции «Физика в системе современного образования» (Санкт-Петербург, 2003 г.).

Разработанная методика лабораторного практикума с помощью метода активного многофакторного эксперимента прошла апробацию и внедрена в учебный процесс общетехнических дисциплин Воронежского государственного университета, Воронежской государственной технологической академии, Воронежского военного авиационного инженерного института, Елецкого государственного университета.

Публикации.

Материалы диссертации опубликованы в 21 работе, содержание которых представлено по ходу изложения, 5 работ без соавторов. Из них 13 статей, в том числе 3 в центральных научно-педагогических журналах «Наука и школа», «Преподавание физики в высшей школе», 1 учебное пособие, 5 учебно-методических разработок, 2 тезиса докладов конференций, общий объём публикаций 8,6 печатных авторских листов. В работах, опубликованных в соавторстве, соискателем предложены: учебное пособие - учебно-методические указания к проведению лабораторных работ методом АМЭ; [14], [15], [16], [17], [75] - алгоритм, компьютерная программа, автоматическое устройство и математическая модель АМЭ; [203], [204], [205] методологическая составляющая общетехнического образования; [18], [19], [21], [200] - методика проведения лабораторного практикума на основе АМЭ; [20], [22], [201] - пути повышения эффективности обучения на основе предложенных технологий лабораторного эксперимента.

Структура и содержание диссертационной работы.

Диссертация состоит из введения, трёх глав и заключения, изложенных на 215 страницах. Основной текст занимает 167 страниц, список литературы включает 208 работ и размещён на 20 страницах. В работе содержится 9 таблиц, 31 рисунок. Диссертация имеет 3 приложения на 25 страницах, включающих 10 таблиц, 3 рисунка, 2 варианта тестовых заданий.

Заключение диссертации научная статья по теме "Теория и методика профессионального образования"

Выводы

1. Методологической основой личностно и субъективно-ориентированного подхода к студентам в лабораторном практикуме педагогического вуза служит концепция объектно-субъектного преобразования личности в педагогической деятельности и философский закон развития систем.

2. Процесс становления личности студента, как субъекта образовательного процесса, вариативен и индивидуален; нуждается в условиях и методах обучения, обеспечивающих развитие субъектных качеств обучающихся, их способностей, интеллекта, знаниевого статуса, профессионального самоопределения. Это обеспечивается внедрением в лабораторный практикум методики активного многофакторного эксперимента.

3. Итоги отсроченного контроля знаний по физике, являющегося одновременно входным тестированием перед изучением дисциплин общетехнического направления, дают возможность эффективнее формировать образовательную траекторию при освоении выше перечисленных дисциплин, учитывая преемственные и межпредметные связи, осуществляя дифференцированный подход к студентам с разным уровнем обученности.

4. Введение метода активного многофакторного эксперимента в лабораторный практикум дисциплин электрорадиотехника, основы микроэлектроники, физические основы ЭВМ, электротехника, радиотехника, электрорадиотехника и физическая электроника существенно повышает эффективность учебного процесса, результативность при контроле знаний студентов в экзаменационные сессии.

5. Выявленная устойчивая тенденция улучшения качества предметных знаний, развития навыков учебного экспериментирования позволяет утверждать о целесообразности введения планов многофакторного учебного эксперимента в лабораторный общетехнический практикум в высших учебных заведениях.

6. Метод активного многофакторного эксперимента стимулирует познавательную активность студентов, приводит к умению понимать изучаемые явления посредством математических моделей, конструктивно мыслить в будущей профессиональной деятельности, используя методологию общетехнических знаний и информационные образовательные технологии.

169

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

171

Список литературы диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Аржаных, Константин Алексеевич, Воронеж

1. Абдуллина О.А., Плигин А.А. Личностно-ориентированная технология обучения: проблемы и поиски // Наука и школа. -1998. -№4. -С.34-36.

2. Авчухова Р.Э. Некоторые модельные представления при исследовании системы управления процессом обучения // Дис. канд. техн. наук. -Рига, 1974. -213 с.

3. Айзенцон А.Е. Целостный подход к обучению физике в системе военно-инженерных вузов // Физическое образование в вузах. -1999. -Т.5. -№4. -С.45-49.

4. Акатов Р.В., Майер В.В. Дидактическая модель учебного физического эксперимента // Модели и моделирование в методике обучения физике: Тезисы докладов республиканской научно-теоретической конференции. -Киров, 1997. -120 с.

5. Алексенко А.Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника. М.: Радио и связь, 1982.-257 с.

6. Алиев Т. А. Экспериментальный анализ. М.: Машиностроение, 1991.-272 с.

7. Ананьев Б.Г. К психофизиологии студенческого возраста // Современные психолого педагогические проблемы высшей школы. -Ленинград, 1974. -Вып. 2. -С.7.

8. Ананьев Б.Г. Психология чувственного познания. -М.: Изд-во АПН РСФСР, I960.-486 с.

9. Андерсен. Т. Статистический анализ временных рядов. М.: Мир, 1976.- 756 с.

10. Ю.Анциферов Л. И. Оптимизация школьного физического эксперимента // Дис. докт. пед. наук. -Курск, 1985. -427 с.

11. П.Анциферов JI. И., Пищиков И. М. Практикум по методике и технике школьного физического эксперимента: Учеб. пособие для студентов пед. ин-тов по физ.-мат. спец. -М.: Просвещение, 1984. -255 с.

12. Аржаных К. А., Дунаев С.Д., Щевелев М.И. Исследование параметрической надёжности логических микросхем при многофакторном воздействии // Твёрдотельная электроника и микроэлектроника: Сб. статей. Воронеж: ВГТУ, 2001. -С. 130-133.

13. Аржаных К.А., Дунаев С.Д., Щевелев М.И. Компьютерная программа по обработке данных, полученных при проведении активного многофакторного эксперимента // Новые технологии в образовании: Материалы Международной науч. конф. -Воронеж: ВГПУ, 2001.-С. 57-59.

14. Аржаных К.А., Дунаев С.Д., Щевелев М.И. Применение моделей, созданных по планам активного многофакторного эксперимента, вфизике // Образовательные технологии: Сб. науч. тр. -Воронеж: ВГПУ, 2001.-С. 71-74.

15. Аржаных К. А., Щевелева Г.М. Использование активного многофакторного эксперимента в лабораторном практикуме педагогического университета // Физика в системе современного образования: Материалы 7 Международной конф. -СПб, 2003. -С.54-57.

16. Аржаных К.А., Щевелева Г.М. Математическое моделирование на практических занятиях по микроэлектронике в педагогическом вузе // Преподавание физики в высшей школе. -2003. -№26. -С 3740.

17. Аронов В.Л., Федотов Я.А. Испытание и исследованиеполупроводниковых приборов. М.: Высшая школа, 1975. - 251 с.

18. Афифи А., Эйзен С. Статистический анализ. Подход с использованием ЭВМ. -М.: Мир, 1982. 488 с.

19. Бабанский Ю.К. Оптимизация процесса обучения. Общедидактический аспект. -М., 1977. -С.24.

20. Бабанский Ю.К. Оптимизация учебно-воспитательного процесса: (Метод, основы). -М.: Просвещение, 1982. -192 с.

21. Баженов Л.Б. Строение и функции естественнонаучной теории. -М.: Наука, 1978.-230с.

22. Балашов М.М., Лукьянова М.И. Готовность учителей к инновационной деятельности в образовании // Наука и школа. -1999.-№4.-С.9-13.

23. Батоврин В.К., Сандлер Е.А. Обработка экспериментальных денных. М.: МИРЗА, 1992. - 60 с.

24. Батышев С.Я. Профессиональная педагогика. -М.: АПО, 1997. -512 с.

25. Безрядин Н.Н., Щевелева Г.М., Сыноров Ю.В., Прокопова Т.В. Компьютерное моделирование в лабораторном практикуме по физике твёрдого тела // Физическое образование в вузах. -1999. -Т.5. -№2. -С. 137-139.

26. Беляев А.В., Воробьев Е.М., Шаталов В.Е. Теория графов М.: Высшая школа, 1976. - 392 с.

27. Бендат Дж., Пирсол А., Применение корреляционного и спектрального анализа. М., 1983. - 312 с.

28. Берулава Г.А. Психология естественно научного мышления: Теоретико экспериментальное исследование. -Томск: Изд-во Том. унта. 1991.-185 с.

29. Беспалько В.П. Слагаемые педагогической технологии. -М.: Педагогика, 1989. -192 с.

30. Беспалько В.П. Основы теории педагогических систем: Проблемы и методы психолого-педагогического обеспечения технических обучающих систем. -Воронеж: Изд-во Воронежского ун-та, 1977. -304 с.

31. Бестужев-Лада И.В. Идеальные представления о системе народного образования // Педагогика. -1998. -№8. -С.15-22.

32. Богословский В.И., Извозчиков В.А., Потёмкин М.Н. Информационно-образовательное пространство или информационно-образовательный хронотоп // Наука и школа.2000.-№5.-С.41-46.

33. Богословский В.И., Суконкин Г.А., Шилова О.Н. О подготовке будущих учителей к профессиональной деятельности с использованием информационных технологий обучения // Наука и школа. -1999. -№5. -С.45-49.

34. Бондаревская Е.В. Гуманистическая парадигма личностно ориентированного образования // Педагогика. -1997. -№4. -С. 11-17.

35. Бордовский Г.А., Броздниченко А.Н. Некоторые проблемы подготовки учителей физики в условиях реализации новых образовательных стандартов // Физическое образование в XXI веке: Тез. докл. Съезда российских физиков-преподавателей. -М., 2000. -С.310.

36. Бриллинждер Д. Временные ряды. М.: Мир, 1980. - 536 с.

37. Бубликов С.В. Структура и уровни методологии физики как объективная основа индивидуализации обучения физике // Наука и школа. -1999. -№9. -С.28-33.

38. Бугаев А.И. Методика преподавания физики в средней школе: Теорет. основы: Учеб. пособие для студентов пед. ин-тов физ.-мат. спец. -М.: Просвещение, 1981. -288с.

39. Бугаев А.И. Тенденции развития обучения физике в современной общеобразовательной школе // Дис. докт. пед. наук, в форме научного доклада. -М., 1983. -48 с.

40. Быков В. В. Научный эксперимент. -М.: Наука, 1989. -176 с.

41. Валицкая А.П. Современные стратегии образования // Педагогика. -1997. -№2. -С.3-5.

42. Векслер JI.C. Статистический анализ на персональном компьютере //МИР ПК.- 1992.-№ 2.-С. 89-97

43. Вербицкий А.А. Новая образовательная парадигма и контекстное образование. -М.: ИЦПКПС, 1999. -75 с.

44. Вольштейн СЛ., Позойский С.В., Усанов В.В. Методы физической науки в школе; Пособие для учителя / Под ред. С. JI. Вольштейна. -Минск: Нар. асвета, 1988. -144 с.

45. Гладун А.Д. Естествознание в технологическом обществе // Физическое образование в вузах. -1997. Т.З. -№1. -С.5-14.

46. Гласе Дж., Стэнли Дж. Статистические методы в педагогике и психологии. -М.: Прогресс, 1976. -495 с.

47. Глейзер Г.Д. Новая Россия: общее образование и образующееся общество // Педагогика. -2000. -№6. -С.3-12.

48. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика: Учеб. пособие для вузов. -М.: Высш. школа, 1972. -368 с.

49. Гнеденко Б. В., Беляев Ю. К., Соловьев А. Д. Математические методы в теории надежности. М.: Наука, 1965. - 524 с.

50. Годник С.М. Педагогическая деятельность: парадоксы теории и практики // Вестник ВГУ. Воронеж: ВГУ, 2001. -№1. -С.27-38.

51. Годник С.М. Процесс преемственности высшей и средней школы. Воронеж: ВГУ, 1981.-208 с.

52. Голин Г.М. Формирование у учащихся знаний о научном эксперименте // Физика в школе. 1984. -№5. -С. 27-34.

53. Головейко А.Г. Математическая обработка опытных данных. Минск: БПИ, 1960.-59 с.

54. Гольцман Ф.М. Физический эксперимент и статистические выводы. Л.: ЛГУ, 1982. 73 с.

55. Гороховатский Ю.А., Темнов Д.Э., Чистяков О.В. Использование новых информационных технологий в преподавании физики в педагогическом вузе // Физическое образование в XXI веке: Тез. докл. Съезда российских физиков-преподавателей. -М., 2000. -С.317.

56. Горский В.Г., Адлер Ю.П., Талалай А М. Планирование промышленных экспериментов. М.: Металлургия, 1978. - 112 с.

57. Гришин В.К. Статистические методы анализа и планирования экспериментов.-М.: МГУ, 1975.-201 с.

58. Губарев В.В. Алгоритмы статистических измерений. М.: Энергоатомиздат, 1985.-262 с.

59. Давыдов В.В. Теория развивающего обучения. -М.: ИНТОР, 1996. -544 с.

60. Данюшенков B.C. Теория и методика формирования познавательной активности школьников в процессе обучения физике // Дис. докт. пед. наук. -М., 1995. -416 с.

61. Данюшенков B.C. Целостный подход к методике формирования познавательной активности учащихся при обучении физике в базовой школе. -М.: Прометей, 1994. -208 с.

62. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке: Методы обработки данных. М.: Мир, 1980. - 371 с.

63. Дик Ю.И. Проблемы и основные направления развития школьного физического образования в Российской Федерации // Дис. докт. пед. наук, в форме научн. докл. -М., 1996. -59с.

64. Дик Ю.И., Рыжаков М.В. Естественно-математическое образование в современной школе // Педагогика. -1999. -№8. -С.24-30.

65. Долинский Е.Ф. Обработка результатов измерений. М.: Изд-во стандартов, 1973. - 95 с.

66. Енюков И.С. Методы, алгоритмы, программы многомерного статистического анализа: Пакет ППСА. М.: Финансы и статистика, 1986. - 232 с.

67. Ефименко В.Ф., Смаль Н.А., Кущенко С.М. Методика преподавания физики с использованием компьютерных технологий // Физическое образование в вузах.- 2000. Т. 6. -№3. -С.87-97.

68. Ефимов И.Е., Горбунов Ю.И., Козырь И.Я. Микроэлектроника. -М.: Высшая школа, 1977. 365 с.

69. Зорина Л.Я. Ценности естественнонаучного образования // Педагогика. -1995. -№3. -С.29-33.

70. Зотов А.Ф. Структура научного мышления. -М.: Политиздат, 1973. -182 с.81 .Иберла К. Факторный анализ. М.: Статистика, 1980. - 397 с.

71. Иванов А.А. Статистические методы в инженерных исследованиях. -М.: МЭИ, 1976.-87 с.

72. Извозчиков В.А. Слово об информатизации // Наука и школа. -2000. -№1. -С.34-44.

73. Извозчиков В.А. Современные проблемы методологии и теории обучения физике // Методологические вопросы формирования мировоззрения и стиля мышления учащихся при обучении физике: Межвузовский сб. науч. трудов. -Л., 1986. -С. 625.

74. Извозчиков В.А., Лаптев В.В., Потёмкин М.Н. Концепция педагогики информационного общества // Наука и школа. -1999. -№1. -С.41-45.

75. Извозчиков В.А., Ревунов А.Д. Электронно-вычислительная техника на уроках физики в средней школе. -М.: Просвещение, 1988. -238 с.

76. Ильина Т.А, Педагогика: Курс лекций. Учебное пособие для студентов пед. ин-тов. -М.: Просвещение, 1984. -496 с.

77. Иродова И.А., Пурышева Н.С. Основы дифференциации общеобразовательной подготовки в профессиональной школе // Профессиональное образование. -2000. -№1. -С.24-25.

78. Исмаилов Ш.Ю. Математическая статистика и обработка результатов измерений. Л.: ЛЭТИ, 1977. - 105 с.

79. Ительсон Л.Б. Психологические теории научения и модели процесса обучения // Сов. педагогика. -1973. -№3. -С. 83-95.

80. Ицкович Э.Л. Контроль производства с помощью вычислительных машин. М.: Энергия, 1975. - 416 с.

81. Кабардин О.Ф. Методические основы физического эксперимента // Физика в школе. -1985. -№2. -С. 69-73.

82. Кабардин О.Ф. Новые работы физического практикума // Физика в школе. 1989. -№2. - С. 110-116.

83. Каменецкий С.Е. О методической подготовке выпускников педвузов России // Наука и школа. -1998. -№1. -С.2-6.

84. Каменецкий С.Е., Нуркаева И.М. К вопросу о возможностях использования ЭВМ на уроках физики в средней школе // Наука и школа. -1998. -№4. -С.37-40.

85. Кармалита В.А., Лобанов В.Э. Точность результатов автоматизированного эксперимента. М: Машиностроение. - 1992. -208 с.

86. Кендэлл М. Временные ряды. М.: Финансы и статистика, 1981. -199 с.

87. Кендэлл М., Стьюарт А. Статистические выводы и связи. М.: Наука, 1973. - 899 с.

88. Китайгородская Г.А., Пурышева Н.С. Познавательная самостоятельность. Диагностика и пути развития // Наука и школа. -1999.-№3.-С.27-32.

89. ЮО.Кларин М.В. Личностная ориентация в непрерывном образовании //Педагогика. -1996. -№2. -С.14-21.

90. Классификация и кластер / Под ред. Дж. Вэн Райзина. -М.: Мир, 1980. -388 с.

91. Кондратьев А.С. Физика как основа интеллектуального развития школьников // Обучение физике в школе и вузе: Межвузовский сб. науч. статей. -СПб.: Образование, 1998. -С. 3-8.

92. Кондратьев А.С., Лаптев В.В. Физика и компьютер. -Л.: Изд-во ЛГУ, 1989. -328 с.

93. Кондратьев А.С., Лаптев В.В., Трофимова С.Ю. Физические задачи и индивидуальные пути образования. -СПб.: Образование, 1996. -87 с.

94. Кондратьев А.С., Петров В.Г., Уздин В.М. Методология физической теорий в школьном курсе физики. -Инта, 1994. -102 с.

95. Юб.Корщиков А.Ю., Смирнов А.В. О концепции применения средств новых информационных технологий в обучении физике // Наука и школа. -1996. -№1. -С. 14-16.

96. Краевский В.В. Педагогическая теория: что это такое? Зачем она нужна? Как она делается? -Волгоград: Перемена, 1996. -86 с.

97. Круг Г. К. Планирование эксперимента. М.: Наука, 1966. - 377 с.

98. Круг Г.К. и др. Теоретические основы планирования экспериментальных исследований. М.: МЭИ, -1976. - 158 с.

99. Ю.Кулаичев А.П. Пакеты для анализа данных // МИР ПК. 1995. - № 1.-С. 57-64

100. Куликовский К.Л., Купер В.Я. Методы и средства измерений. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 448 с.

101. Лавренчик В.Н. Постановка физического эксперимента и статистическая обработка его результатов. М.: Энергоатомиздат, 1986.-291с.

102. ПЗ.Ланина И.Я. Формирование познавательных интересов учащихся на уроках физики: Кн. для учителя. -М.: Просвещение 1985. 128 с.

103. Лаптев В.В. Теоретические основы методики использования современной электронной техники в обучении физике в школе // Дис. докт. пед. наук. -Л., 1989. -399 с.

104. Леонтьев Л.П., Гохман О.Г. Проблемы управления учебным процессом: Математические модели. -Рига, 1984. -239 с.

105. Пб.Лернер И.Я. Дидактические основы методов обучения. -М.: Педагогика, 1981. -186 с.

106. Лернер И.Я. Развивающее обучение с дидактических позиций // Педагогика. -1999. -№5. -С.10-15.

107. Майер Р.В. Классификация учебных фактов методом кластерного анализа // Проблемы учебного физического эксперимента: Сб. научных и методических работ. Выпуск 5. -Глазов, ГГПИ, 1998. -С. 12-19.

108. Майер Р.В. Классификация учебных физических фактов // Физика в школе и вузе: Сб. научных статей. -СПб.: Образование, 1998. -С. 18-20.

109. Майер Р.В. Моделирование процесса формирования системы эмпирических знаний // Проблемы учебного физического эксперимента. Выпуск 2. -Глазов: ГГПИ, 1996. С. 21-25.

110. Майер Р.В. Оптимизация содержания и методики учебного эксперимента с помощью компьютера // Проблемы учебного физического эксперимента: Сб. научно-методических работ. Выпуск 1. -Глазов: ГГПИ, 1995. -С. 23-26.

111. Майер Р.В. Оценка параметров модели формирования эмпирических знаний методом максимального правдоподобия // Модели и моделирование в методике обучения физике: Тез. докл. республиканской научно-технической конференции. -Киров, 1997. -С.35-37.

112. Майер Р.В. Формирование у учащихся эмпирического базиса естественнонаучных дисциплин // Наука и школа. -1997. -№6. -С. 3640.

113. Макино Т., Охаси М., Доке X., Макино К. Контроль качества с помощью персональных компьютеров. М.: Машиностроение, 1991.

114. Мельникова М.Б. Разработка педагогических тестов на основе современных математических моделей: Учеб. пособие. -М.: Исслед. центр, 1995. -50 с.

115. Мерзон Л.С. Проблемы научного факта: Курс лекций. -Л., 1972. -188 с.

116. Методика преподавания физики в средних специальных учебных заведениях: Учеб.-метод. пособие для средних спец. учебных заведений / А.А. Пинский, Г.Ю. Граковский, Ю.И. Дик и др.; Под ред А.А. Пинского, П.И. Самойленко. -М.: Высш. шк., 1986. -199 с.

117. Методы алгоритмизации непрерывных производственных процессов / В.В. Иванов, А.И. Березовский, В.К. Задирака и др. -М.: Наука, 1975.-400 с.

118. Мещанский В.Н. Формирование мировоззрения учащихся при изучении физики. -М.: Просвещение, 1989. -192 с.

119. Михеев В.И. Моделирование и методы теории измерений в педагогике. -М., 1987. -200 с.

120. Мичурин А.И. Ускоренные испытания на надежность технических систем и изделий. М.: Знание, 1968. - 72 с.

121. Мултановский В.В. Проблема теоретических обобщений в курсе физики средней школы // Дис. докт. пед. наук. -Киров, 1978. -410 с.

122. Мултановский В.В. Физические взаимодействия и картина мира в школьном курсе: Пособие для учителей, -М.: Просвещение, 1977. -167 с.

123. Мэйндоналд Дж. Вычислительные алгоритмы в прикладной статистике. М.: Финансы и статистика, 1988. - 350 с.

124. Нагорных Л.Г. О понятии "остаточные знания", их моделировании, оценке и прогнозе // Измерения в педагогике; Сб. науч. трудов. -Ижевск: Издательство ИУУ, 1997. -120 с.

125. Назарова Т.С. Педагогические технологии: новый этап эволюции? // Педагогика. -1997. -№3. -С.20-25.

126. Налимов В.В. Теория эксперимента. М.: Наука, 1971. - 89 с.

127. Новиков A.M. Отечественное образование: тенденции и перспективы развития // Педагогика. -1998. -№8. -С.10-12.

128. Новиков A.M. Принципы построения системы непрерывного профессионального образования // Педагогика. -1998. -№3. -С.11-17.

129. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. JL: Энергоатомиздат, 1985. - 169 с.

130. Нурминский И.И., Гладышева Н.К. Статистические закономерности формирования знаний и умений учащихся. -М.: Педагогика, 1991.-224 с.

131. Основы методики преподавания физики в средней школе / В.Г. Разумовский, А.И. Бугаев, Ю.И. Дик и др.; Под ред. А.В. Перышкина и др. -М.; Просвещение, 1984. -398 с.

132. Основы научных исследований: Учеб. для техн. вузов / В.И. Кругов, И.М. Грушко, В.В. Попов и др.; Под ред. В.И. Крутова, В.В. Попова. -М.: Высш. шк., 1989. -400 с.

133. Панина И.Я. Методика формирования познавательного интереса школьников в процессе обучения физике // Дис. докт. пед. наук. -Л., 1986. -379 с.

134. Парасюк И.Н. Об одном подходе к построению семейства пакетов прикладных программ математической обработки данных // Управляющие системы и машины 1982. - № 2. - С. 89-94

135. Пинский А.А. Проблемы образования и А.Эйнштейн // Наука и школа. -1997. -№2.-С.8-11.

136. Пирятин В. Д. Обработка результатов экспериментальных исследований. Харьков: ХГУ, 1967. - 7I.e.

137. Плотнинский Ю.М. Математическое моделирование динамики социальных процессов: Учеб. пособие. -М.: Изд-во МГУ, 1992. -133 с.

138. Полат Е.С., Петров А.Е. Дистанционное обучение: каким ему быть //Педагогика. -1999. -№7. -С.29-34.

139. Пурышева Н.С. Подготовка студентов педвузов к преподаванию физики в дифференцированной школе // Наука и школа. -1996. -№2. -С. 15-17.

140. Пустыльник Е.И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений. М: Наука, 1968. - 376 с.

141. Рабинер JL, Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. М.: Мир, 1978. - 848 с.

142. Разумовский В.Г. Преподавание физики в условиях гуманизации образования // Педагогика. -1998. -№6. -С. 102-111.

143. Разумовский В.Г. Проблемы общего образования школьников и качество обучения физике // Педагогика. -2000. -№8. -С. 12-16.

144. Разумовский В.Г. Развитие творческих способностей учащихся в процессе обучения физике. -М.: Просвещение, 1975. -272 с.

145. Репин С.В., Шеин С.А. Математические методы обработки статистической информации с помощью ЭВМ: Пособие для исследователей гуманит. спец. -Минск: Университетское, 1990. -128с.

146. Рубинштейн Д.Х. Современные проблемы дидактики естественнонаучного образования учащихся: Учеб. пособие по спецкурсу. -Новосибирск, 1991. -88 с.

147. Саранцев Г.И. Реформа высшего педобразования и её научно-методическое обеспечение // Педагогика. -1998. -№4. -С.54-59.

148. Свиридов А.П. Введению в статистическую теорию обучения и контроля знаний. 4.1. Стандартизированные методы контроля знаний. -М., 1974. -135 с.

149. Семенов Н.А. Программы регрессионного анализа и прогнозирования временных рядов. Пакеты ПАРИС и МАВР. М.: Финансы и статистика, 1990. - 111 с.

150. Скворцов А.И., Фишман А.И. Компьютер в современном демонстрационном эксперименте // Физическое образование в вузах. -1999. Т. 5. -№2. -С.130-133.

151. Сластенин В.А. О моделировании образовательных технологий // Наука и школа. -2000. -№4. -С.50-56.

152. Сластенин В.А. Субъективно-деятельностный подход в общем и профессиональном образовании. -М.: Магистр-пресс, 2000. -С.259-274.

153. Сластенин В.А., Подымова Л.С. Педагогика: инновационная деятельность. -М.: Магистр-пресс, 1997. -224 с.

154. Смирнов А.В. Об одном из возможных путей развития школы XXI века // Наука и школа. -1999. -№2. -С.2-7.

155. Степин B.C., Елсуков А.Н. Методы научного познания. -Минск: Высш. шк., 1974. -152 с.

156. Страхов А.Ф. Автоматизированные измерительные комплексы. -М.: Энергоатомиздат, 1982. 216 с.

157. Талызина Н.Ф. Управление процессом усвоения знаний. -М.: Изд-во Моск. ун-та, 1975. -343 с.

158. Тихонов А.Н., Уфимцев М.В. Статистическая обработка результатов экспериментов. М.: МГУ, 1988. - 86 с.

159. Толстик A.M. Компьютерная модель как физическая демонстрация // Физическое образование в вузах. -2000. Т. 6. -№3. -С.70-78.

160. Толстик A.M. Применение компьютерных моделей в физическом практикуме // Физическое образование в вузах. -2000. Т. 6. -№4. -С.76-80.

161. Трухин В.И., Сандалов А.Н., Сухарева Н.А. Телекоммуникационное сопровождение физического образования // Физическое образование в вузах. -1998. Т. 4. -№2. -С.64-78.

162. Усова А.В. Чтобы учение стало интересным и успешным // Педагогика. -2000. -№4. -С.30-33.

163. Утенков В.М., Овсянников В.И. Ценностные ориентации студентов педагогического вуза // Педагогика. -1998. -№5. -С.70-73.

164. Фоменко В.В. Структура физической модели и её освещение в курсе физики технического вуза // Физическое образование в вузах. -1998. Т. 4. -№2. -С.43-49.

165. Хальд А. Математическая статистика с техническими приложениями. М.: ИЛ, 1956. - 193 с.

166. Хартман Г. Современный факторный анализ. М.: Статистика, 1972.

167. Хикс Ч. Основные принципы планирования эксперимента. М.: Мир, 1967.-212 с.

168. Хорошавин С.А. Демонстрационный эксперимент по физике в школах и классах с углубленным изучением предмета: Механика. Молекулярная физика: Кн. для учителя. -М.: Просвещение, 1994. -368 с.

169. Хорошавин С.А. Техника и технология демонстрационного эксперимента: Пособие для учителя. М.: Просвещение, 1978. -174 с.

170. Храмович М.А. Научный эксперимент, его место и роль в познании. -Минск: Изд-во БГУ, 1972. -230 с.

171. Хуторский А.В. Эвристический тип образования: результаты научно-практического исследования // Педагогика. -1999. -№7. -С. 15-22.

172. Чандаева С.А. Проект организации личностно-ориентированного процесса профессионального становления учителя в послевузовский период непрерывного образования // Наука и школа. -1999. -№4. -С.24-29.

173. Черепанов B.C. Экспертные оценки в педагогических исследованиях. -М.: Педагогика, 1989. -152 с.

174. Черепанов B.C. Теоретические основы педагогической экспертизы // Дис. докт. пед. наук. -Глазов, 1990. 351 с.

175. Чернилевский Д.В. Дидактические технологии в высшей школе. -М.: УМ и ИЦ «Учебная литература», 2001. -438 с.

176. Чернилевский Д.В., Филатов O.K. Технология обучения в высшей школе. -М: Экспедитор, 1996. -285 с.

177. Шагурин И.И., Транзисторно транзисторные логические схемы. -М: Сов. Радио, 1974. - 160 с.

178. Шалыгин А.С., Палагин Ю.И. Прикладные методы статистического моделирования. Л.: Машиностроение, 1986. - 288 с.

179. Шамало Т.Н. Теоретические основы использования физического эксперимента в развивающем обучении: Учеб. пособие по спецкурсу. -Свердловск: Свердловск, гос. пединститут, 1990. -96с.

180. Шамало Т.Н. Учебный эксперимент в процессе формирования физических понятий: Кн. для учителя. М.: Просвещение, 1986. -96 с.

181. Шаронова Н.В. Современный этап в развитии методики формирования научного мировоззрения учащихся на уроках по естественнонаучным дисциплинам // Наука и школа. -1997. -№2. -С.2-7.

182. Шахмаев Н.М., Каменецкий С.Е. Демонстрационные опыты по электродинамике: Пособие для учителей. -М.: Просвещение, 1973. -352 с.

183. Швырев B.C. Теоретическое и эмпирическое в научном познании. -М.: Наука, 1978. -382 с.

184. Шенк X. Теория инженерного эксперимента. М.: Мир, 1972. - 91 с.

185. Шодиев Д. Методологические проблемы теоретического и эмпирического уровней познания в учебном процессе. -Ташкент: Фан., 1982. -155 с.

186. Шодиев Д.И. Теория и эксперимент при обучении физике: Учеб.-метод. пособие по спецкурсу для студ. физ.-мат. фак. пед-ин-тов. -Ташкент: Укитувчи, 1985. -136 с.

187. Щевелева Г.М. Диагностическое тестирование предметных знаний первокурсников // Педагогика. -2001. -№7. -С.53-58.

188. Щевелева Г.М. Образовательное пространство. Современный взгляд. Подходы к формированию. -Воронеж: ВГТА, 2001. -104 с.

189. Щевелева Г.М., Аржаных К.А. Активный многофакторный учебный эксперимент в лабораторном практикуме по микроэлектронике и радиотехнике в педагогическом вузе // Наука и школа. -2003. -№6. -С. 29-33.

190. Щевелева Г.М., Аржаных К.А. Повышение эффективности обучения общетехническим дисциплинам современными методами моделирования лабораторного эксперимента // Материалы XLI отчёт, науч. конф. Воронеж: ВГТА, 2003. -Ч.З. -С. 253.

191. Щевелева Г.М., Безрядин Н.Н., Брехов А.Ф. Преподавание физики в непрерывном образовательном пространстве «школа-технический вуз» // Физическое образование в вузах. -2001. Т. 7. -№3. -С. 106-111.

192. Щербаков Р.Н. Научная деятельность и преподавание // Педагогика. -1996. -№2. -С.21-24.

193. Юрьева Н.А. Основные направления информатизации современных технологий обучения // Профессиональное образование. -2000. -№1. -С.6-8.

194. Яноши JI. Теория и практика обработки результатов измерений. -М.: Мир, 1968.- 197 с.