Методическая система обучения классической механике в курсе «основы теоретической физики» для педагогического вуза 13. 00. 02 Теория и методика обучения и воспитания



Скачать 267.08 Kb.
Дата21.05.2016
Размер267.08 Kb.

На правах рукописи

Брусник Олег Владимирович


МЕТОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ОБУЧЕНИЯ КЛАССИЧЕСКОЙ МЕХАНИКЕ В КУРСЕ «ОСНОВЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ» ДЛЯ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ВУЗА
13.00.02 Теория и методика обучения и воспитания

(физика в общеобразовательной и высшей школе)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата педагогических наук
Томск 2007
Работа выполнена в Томском государственном педагогическом университете


Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор Обухов Валерий Владимирович




Официальные оппоненты: доктор педагогических наук, профессор

Синенко Василий Яковлевич


кандидат педагогических наук, доцент

Червонный Михаил Александрович



Ведущая организация: Томский государственный университет
Защита состоится мая 2007 года в часов на заседании диссертационного совета К 212.266.01 в Томском государственном педагогическом университете по адресу: 634041, г. Томск, пр. Комсомольский, 75.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского государственного педагогического университета по адресу: 634041, г. Томск, пр. Комсомольский, 75.

Автореферат разослан апреля 2007 года.


Ученый секретарь



диссертационного совета Е.А. Румбешта

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Физическое образование будущего учителя физики фактически завершается в педагогическом университете курсом теоретической физики. В нем систематизируются и обобщаются накопленные студентом знания по физике, с единых позиций анализируются основные понятия, фундаментальные законы и общие принципы физики.

При ограниченном объеме часов для аудиторных занятий, выделенных в рамках учебного плана на обучение физике в педагогическом вузе по Государственным образовательным стандартам, в теории и методики обучения физике ведется поиск таких форм и методов организации учебно-познавательной деятельности студентов на занятиях, которые способствовали бы более эффективному и ускоренному формированию системы их предметных и методологических знаний, позволяющих при усвоении материала по физике избегать информационной перегрузки.

Большой вклад в решение проблемы структурирования учебного материала по физике внесли В.А. Бетев, А.Н. Крутский, А.А. Шаповалов, В.Ф. Шаталов и другие. Вопросы, связанные с систематизацией знаний и логической структурой учебного материала, отражены в исследованиях З.А. Абасова, И.Л. Беленок, А.Н. Величко, П.Я. Гальперина, Л.Я. Зориной, А.И. Ракитова, А.М. Сохора, Н.Ф. Талызиной.

Особенности методической системы обучения физике в высшей педагогической школе, в отличие от средней, педагогической наукой изучены не полно, и исследований по этой методической проблеме мало (В.В. Мултановский, А.Н. Малинин, В.Г. Разумовский и др.). Еще меньше работ имеется по методике обучения теоретической физике ( А.И. Наумов, В.В. Мултановский). Этой теме посвящены некоторые диссертационные исследования ( С.Н. Аль-Тарвна, Г.А. Яшина, А.В. Касаткина, и др.), в каждой из которых, решаются свои специфические задачи. Например, С.Н. Аль-Тарвна свою диссертацию посвятила разработке методики обучения одного из разделов теоретической физики - электродинамики. Преподаванию СТО в средней школе посвящены кандидатские диссертации Г.Б.Аверьянова, Г.М.Голина, А.С.Дробата, Н.М.Зверевой, Л.Я.Зориной, З.К.Исмаилова, В.И.Коломина, Р.Э.Нудельмана, О.С.Руденко, А.С.Сиэппи, а также докторская диссертация А.А.Пинского. В докторском диссертационном исследовании Р.Х. Казакова представлена разработка методической системы по обучению классической механике в рамках курса общей физики для педагогических вузов. Однако, необходимости доработки вопросов, связанных с методикой обучения при переходе от классической механики к другим фундаментальным разделами теоретической физики, в перечисленных выше работах уделяется недостаточное внимание.

В стандартном курсе «Основы теоретической физики» все основные разделы изучаются как самостоятельные курсы. Нередко, часть учебного материала дублируется. Чтобы изложение теоретической физики не было фрагментарным, необходимо:

1) выявлять единство физического знания и структуры теоретической физики в целом,

2) выявлять структуру каждого раздела и выделять в нем базисные элементы, общие по своему внутреннему содержанию и значимости для различных разделов теоретической физики,

3) выявить и указать связи, между фундаментальными разделами теоретической физики.

Такой подход в максимальной мере отвечает общим методическим требованиям системности знаний, и в наибольшей степени способствует их проецирования на курс общей физики.

Содержание разделов теоретической физики для педагогического образования должно сочетать возможную простоту изложения материала со строгостью доказательств основных теоретических положений. В него необходимо включать доступный студенту материал, составляющий основу системы фундаментальных знаний и способствующий развитию естественнонаучного мировоззрения, формированию достаточно завершенных представлений о современной физической картине мира. В курсе должны быть представлены темы, которые непосредственно могут пригодиться будущему учителю физики в его практической деятельности, и он сможет опираться на них при работе в школе. Однако в существующих курсах теоретической физики данному аспекту не придается достаточного внимания, поскольку, по-существу, они представляют собой адаптированные курсы классического университетского образования, главная задача которых – подготовка ученых, а не учителей.

В отличие от классических университетов, в которых получают образование будущие научные работники, проблема углубленного и интенсивного обучения специализированным математическим методам не стоит в педагогических университетах со всей остротой. Нет в них и явного разделения между обучением экспериментальной и теоретической физике по соответствующим специализациям: программы педвуза не предусматривают подобное кардинальное различие, столь характерное для классического университетского образования по физическому направлению. Намного меньшее, чем в классическом университете, количество аудиторных часов, отводимое на обучение теоретической физике, отсутствие спецкурсов, на которых можно углубить и расширить понимание предмета, расставляет совершенно иные требования. Поскольку не предполагается, что будущие учителя станут заниматься исследовательской деятельностью в области фундаментального естествознания, перед ними не стоит задача углубленного овладения математическим аппаратом современной теоретической физики. Для них достаточно знать и понимать общие принципы применения этого аппарата. С другой стороны, методические проблемы современной теоретической физики должны изучаться более углубленно, поскольку будущий педагог обязан хорошо представлять всю физическую картину мира в целом. В этом находит свою реализацию принцип профессионально-педагогической направленности обучения. В настоящее время издается много научно-популярной и научно-фантастической литературы, которую читают школьники. В этих условиях, учитель, не имеющий представлений об основных достижениях современной физики, быстро потеряет свой авторитет в глазах учеников.

Курс теоретической физики должен включать в разумных пределах исторический материал, это диктуется диалектическим единством исторического и логического в развитии, в том числе в процессе познания и в учении как его специфической форме.

Классическая механика является первым разделом обязательной программы теоретической физики по специальности "физика" для учителей физики. Она играет наиболее значимую роль при изучении других разделов теоретической физики и может быть использована при переходе к различным областям современной физики. Например, уравнение Гамильтона — Якоби и принцип наименьшего действия, канонический формализм, имеют особое значение при переходе к квантовой теории. Таким образом, классическая механика играет важную роль при формировании естественнонаучного мировоззрения, открывая дорогу студентам в другие разделы теоретической физики. Поэтому при осуществлении учебного процесса по обучению классической механике для студентов педагогического университета необходимо провести и указать связи классической механики с другими разделами теоретической физики.

Вместе с тем, построение классической механики, практически завершилось в конце XΙX века, и большинство обозначений с тех пор не меняется. Представляется целесообразным принять некоторые усовершенствования, которые позволяют с одной стороны упростить процесс изложения, а с другой – подготовить студентов к использованию современных обозначений в более сложных разделах физики.

Изложение основных понятий механики, в соответствии с сформулированными выше подходами, способствует формированию у студентов положительной мотивации обучения и усвоению всего курса теоретической физики. Анализ учебной литературы по классической механике, рекомендуемой для педагогических вузов, (Жирнов Н.И., Голдстейн Г., Угаров В.А., Мултановский В.В. и др.) показал, что требуется дополнительная проработка вопроса о связи классической механики с другими разделами теоретической физики. В настоящее время в системе физического образования наметилось противоречие, заключающееся в том, что с одной стороны, увеличивается объем информации и усложняются способы ее передачи, а с другой стороны, время, отведенное на изучение курса теоретической физики не увеличивается. Кроме этого, существует необходимость доработки вопросов, связанных с методикой обучения при переходе от классической механики к другим фундаментальным разделами теоретической физики. Все это обуславливает актуальность нашего исследования.

Таким образом, проблема исследования состоит в построении методики обучения классической механике, направленной на повышение эффективности обучения студентов педагогического вуза теоретической физике.



Цель работы: разработка методики обучения студентов педагогического вуза классической механике, учитывающей специфику вуза, особенности восприятия будущих учителей, обеспечивающая плавный переход к другим разделам теоретической физики, способствующая эффективному усвоению курса в целом.

Объект исследования: процесс обучения теоретической физике в педагогического вузе.

Предмет исследования: содержание и методика обучения классической механике в курсе теоретической физики для педагогического университета.

Гипотеза исследования: введение адаптированного курса классической механики в учебный процесс по обучению теоретической физике в педагогическом университете, основанного на применении вариационных принципов механики, канонического формализма, а также на использовании элементов современного математического аппарата, приведет к повышению уровня предметной подготовки студентов.

Для достижения поставленной цели в ходе исследования необходимо было решить следующие задачи:

1) Выявить психолого-педагогические особенности изучения теоретической физики в педагогическом университете.

2) Исследовать целесообразность построения курса классической механики на основе применения вариационных принципов механики, канонического формализма и введения элементов современного математического аппарата.

3) Разработать и экспериментально проверить методику изучения курса классической механики для педагогического университета, построенного на основе применения вариационных принципов механики и канонических преобразований с введением современных обозначений, способствующего лучшему усвоению других разделов теоретической физики.

Решение поставленных задач осуществлялось в четыре этапа:



Первый этап (1997-1998 гг.) включал в себя анализ, психолого-педагогической, научно-методической, учебной литературы и изучение опыта работы преподавателей вуза с целью выяснения состояния исследуемой пробле­мы в теории и практике обучения студентов теоретической физике в педвузе. Определение основ планируемого исследования. Были определены цели, объект, предмет, сформулированы гипотеза и задачи исследования, разработан план проведения исследования и проведен констатирующий эксперимент.

На втором этапе исследования (1998-2002 гг.) проводилось моделирование учебного процесса, была разработана методика. Осуществлен поисковый эксперимент, который проводился в целях проверки гипотезы исследования и эффективности предлагаемой в работе методики.



Третий этап (2002-2003 гг.) включал в себя формирующий эксперимент, который проводился на базе Томского государственного педагогического университета. Проводился анализ результатов эксперимента, уточнялись некоторые положения предлагаемой методики. На данном этапе осуществлялась проверка эффективности разработанной методики.

На четвертом этапе (2004-2006 гг.) был завершен формирующий эксперимент, осуществлено внедрение разработанной методики обучения классической механике в ТГПУ, произведена оценка достоверности результатов исследования, сформулированы основные выводы и завершена работа по оформлению диссертации.

Методологической основой исследования послужили работы Аниськина В.Н., Бабанского Ю.К., Беленок И.Л., Бронниковой Э.П., Годника С.М., Дробчака З.Д., Захаровой Л.Н., Исаева И.Ф., Кузьминой Н.Е., Кухарева Н.В., Лернера И.Я., Наумова А.И., Орлова А.Б., Петровского А.В., Салаватовой С.С., Щербакова А.И..

Методы исследования: в работе применялся комплекс методов исследования, адекватных поставленным задачам. Теоретические методы – анализ исследуемой проблемы и обобщение учебно-методической литературы по классической механике, разработка методической системы применения аппарата классической механики для изучения теоретической физики, написание учебного пособия. Эмпирические методы – наблюдение, анкетирование, тестирование, педагогический эксперимент, методы статистической обработки экспериментальных данных исследования.

Научная новизна:


  1. Предложена и реализована модель обучения классической механике в педагогическом вузе, основанная на применении вариационных принципов механики, канонического формализма и использовании элементов современного математического аппарата, позволяющая легко перенести эти методы в дальнейшем на другие разделы теоретической физики.

  2. Предложены варианты использования элементов современного математического аппарата, которые позволяют облегчить вывод сложных формул и приучить студента к обозначениям, принятым в теории поля (электродинамике, гравитации и т.д.).

Теоретическая значимость:

- разработана методика обучения студентов педагогического вуза классической механике на основе учета связи классической механики с другими разделами теоретической физики.

- разработана и реализована модель обучения классической механике, основанная на применении вариационных принципов механики, канонического формализма и использовании элементов современного математического аппарата.

Практическая значимость исследования состоит в разработке:

- курса лекции по классической механике для педагогического университета , учитывающего связи классической механики с другими разделами теоретической физики;

- методических рекомендаций к курсу лекций по классической для педагогического университета.

- учебного пособия по классической механике для студентов педагогического университета.


На защиту выносятся:


1) теоретическое обоснование содержание курса классической механики, обеспечивающего плавный переход к другим разделам и способствующих более легкому пониманию теоретической физики в целом;

2) содержание курса лекций с использованием элементов современного математического аппарата, что позволяет не только упростить выражение, но и облегчить выводы различных формул, а также приучает студента к обозначениям, принятым в теории поля (электродинамике, гравитации и т.д.);

3) методика обучения классической механике на основе психолого-педагогических особенностей студентов педагогического вуза.

Структура и объем работы:

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы, изложена на 180 страницах текста, содержит 5 таблиц, 10 рисунков. Список литературы состоит из 150 наименований.



ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обосновывается актуальность исследуемой проблемы; определяется цель, объект и предмет исследования; формулируется гипотеза; выделяются задачи; раскрываются методы исследования, его научная новизна, теоретическая и практическая значимость; приводятся основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Теоретические основы разработки учебного процесса по классической механике в курсе теоретической физики для педагогического университета» осуществлен анализ процесса научного познания, психолого-педагогических концепций деятельности и видов обобщения в обучении, выявлены системные свойства, содержательная структура и гипотетико-дедуктивная организация знания в физической теории и сделан вывод о том, что система образования в педагогическом вузе в целом отличается рядом характерных особенностей:

- наличием большого числа межпредметных связей;

- педагогической направленностью образовательного процесса;

- вариативностью обучения.

Характерные особенности обучения в педагогическом вузе в значительной степени проявляются и в рамках дисциплин естественнонаучного цикла на факультетах соответствующих специальностей. Образовательный процесс, направленный на формирование, обучение и воспитание будущих преподавателей, призван обеспечить прочный фундамент их естественнонаучного мировоззрения, способствовать успешной интеграции молодых специалистов в современную культурную среду.

Стандарт высшего профессионального образования в педагогическом вузе по специальности физика (квалификация - учитель физики) выдвигает ряд требований к уровню профессиональной подготовки учителя физики, который призван реализовать цели общего физического образования в средней школе. Следуя принципу профессиональной направленности, основными целями содержания обучения в курсе общей и теоретической физики являются:

- формирование системных знаний физических теорий в диалектическом единстве методов научного познания (эмпирических, теоретических и общелогических);

- знания содержательной структуры физических теорий;

- знания учебно-познавательных действий и способов осуществления деятельности - познавательных операций - в целях понимания сущностного содержания физических теорий;

- формирование знаний о современной физической картине мира; формирование естественно-научного мировоззрения и воспитание научного мышления.

Достижение целей обучения осуществляется в единстве содержательной и процессуальной сторон обучения в структуре отношений: деятельность преподавателя — содержание учебного материала — познавательная деятельность студента.

Методическая система обучения физике является системой диалектически взаимосвязанных компонентов - цели обучения, содержания образования, методов, средств и форм обучения. Методическая система, будучи относительно самостоятельной, является открытой системой. Научное знание имеет деятельностную природу, обусловливающую деятельностный подход в обучении как один из важнейших факторов, влияющих на методическую систему обучения. Непосредственным источником содержания курса физики является физическая теория (как концептуальная система), обладающая своей содержательной структурой научного знания, соответствующими элементами структуры и формируемая методами познания. В этой связи методологию исследования методической системы обучения составляет:

- взаимосвязь теории и практики и деятельностный подход в обучении.

Теоретическую базу исследования методической системы обучения составляют:

- психологические принципы построения и усвоения учебного материала;

- относительная самостоятельность и открытость методической системы обучения физике, связь методической системы обучения с теоретическими обобщениями в физических теориях.

Особенности методической системы обучения физике в высшей педагогической школе, в отличие от средней, педагогической наукой изучены не полно, и исследований по этой методической проблеме мало (В.В. Мултановский, А.Н. Малинин, В.Г. Разумовский и др.). Поэтому в первой главе также осуществлен анализ системы научных знаний и методов научного познания в классической механике, источников и факторов конструирования содержания системного учебного курса механики, определены внешние факторы, влияющие на функционирование методической системы обучения, определены общие требования к результатам обучения классической механике курса основы теоретической физики.

Физическая теория является непосредственным источником содержания физического образования. Дидактическим принципом формирования содержания физического образования и методов обучения в отечественной школе являются принцип научности. Требование научности выражается следующими положениями: содержание образования должно соответствовать уровню развития современной науки; содержание образования должно формировать знания о частных и общенаучных методах познания; формировать знания о закономерностях процесса познания. Добавим: изложение физической теории должно соответствовать её современному пониманию и современной трактовке.

Методическая задача формирования системных знаний требует отражения в методической системе обучения классической механике системно-структурных свойств этой теории. При системном подходе в обучении закладываются основы дальнейшего формирования системных знаний физических теории, системных теоретических обобщений, развития научного мышления будущего учителя.

Классическая механика как физическая теория является концептуальной системой - системой физических понятий и законов, которые оперируют модельными объектами. Вне системы знаний сами по себе понятия и законы утрачивают содержательный смысл и объяснительные функции.

В курсах классической механики (Голдстейн Г., Угаров В.А., Мултановский В.В. и др.) проведен анализ сущностного содержания концептуального ядра классической механики. Однако заметим, перечисленные учебники предназначены для студентов втузов и классических университетов, в этих учебниках не в полной мере учитывается специфика профессиональных потребностей будущего учителя физики.

Схема 1. Структура физической теории (упрощенная модель)



Физические теории, будучи усвоенными, сами приобретает функции метода получения новых знаний и источника творческого подхода в организации учителем процесса обучения. Знание системных свойств теории, взаимосвязи системы знаний и методов познания позволяют учителю творчески и методически эффективно решать задачи формирования системных знаний и научного мышления учащихся (Н.В. Шаронова, П.И. Самойленко, Л.П. Свитков и др.)

В педвузах готовят будущих учителей, и излагаемый им курс теоретической физики должен обладать определенным своеобразием, которое накладывает на преподавателей особую ответственность. Перед классической механикой, как первым разделом курса теоретической физики не стоит задача – формирования мировоззрения, но с введением нового математического аппарата, мы прокладываем дорогу в другие разделы теоретической физики, где она успешно решается. Одним из методов решения этой задачи является изложение вариационных принципов механики, удовлетворяющем сформулированному выше условию. Несомненно, что вариационные принципы механики не только выражают в простой инвариантной форме уравнения движения и уравнения многих полей, но и заключают в себе синтез континуального и дискретного аспектов движения и являются выражением обобщенного принципа причинности в физике. Поэтому, в первой главе показано, как с помощью вариационных методов осуществляется переход от классической механики к другим разделам теоретической физики.

Вторая глава работы «Моделирование учебного процесса по курсу классической механике в педагогическом университете» посвящена разработке

модель учебного процесса обучения классической механике в педагогическом вузе, включая курс лекций с подробными методическими указаниями к каждому параграфу.

На сегодняшний день существует достаточное количество курсов теоретической физики для педагогических вузов. Каждый из них обладает определенными особенностями. Наш курс классической механики, как первый из разделов теоретической физики, ориентирован на более легкое понимание теоретической физики в целом. Нами были выявлены основные трудности в понимании материала, возникающие у студентов, а также проведен анализ рекомендуемой учебно-методической литературы (Жирнов Н.И., Голдстейн Г., Угаров В.А., Мултановский В.В. и др.) для обучении теоретической физики в педагогическом вузе. В результате исследований было установлено, что основные трудности в понимании преодолеваются при особом построении курса классической механики, обеспечивающем плавный переход к другим разделам теоретической физики. Представляется также целесообразным принять некоторые усовершенствования, которые позволяют с одной стороны упростить процесс изложения, а с другой – подготовить студентов к использованию современных обозначений в более сложных разделах физики. Речь идет об использовании правила суммирования Эйнштейна, согласно которому в произведениях по повторяющимся верхним и нижним индексам ведётся суммирование в пределах изменения индексов.

Для того, чтобы воспользоваться этим правилом в разделах классической механики, необходимо при построении курса руководствоваться следующими договоренностями.

1. Обобщенные координаты снабжаются верхними индексами, обобщенные импульсы – нижними.

2. В качестве координатных индексов для обобщенных координат и обобщенных импульсов используются малые буквы латинского алфавита.

3. Пределы изменения координатных индексов от 1 до n, где n – размерность конфигурационного пространства.

Используя правило суммирования Эйнштейна можно при переходе к обобщенным координатам :

записать выражение для скорости и виртуального перемещения в виде:

,

соответственно.

Записав функцию Лагранжа в виде

,

получим выражение для импульса

.

Более простой вид имеет форма записи для функции Гамильтона:

,

скобок Лагранжа

,

и Пуассона

.

Уравнения Гамильтона теперь следует записать в виде:

, .

Использование данного правила позволяет не только упростить выражение, но и облегчить выводы различных формул. С другой стороны, как уже было отмечено, оно приучает студента к обозначениям, принятым в теории поля (электродинамике, гравитации и т.д.).

Третья глава «Методика проведения и результаты педагогического эксперимента» посвящена описанию педагогического эксперимента, статистической обработке экспериментального материала и анализу полученных результатов. Экспериментальная проверка эффективности обучения курса классической механики с использованием материала данной работы проводилась в течении 1998 - 2006 годов на базе Томского государственного педагогического университета. В исследовании принимали участие 211 студентов физико-математического факультета.

В процессе эксперимента использовались следующие методы: анализ учебно-программной документации по курсу теоретической и общей физики, анкетирование и интервьюирование преподавателей, студентов, наблюдение за учебным процессом, опыт преподавания научного руководителя, анализ передового педагогического опыта.

Цели экспериментального исследования:

1. Выявить психолого-педагогические особенности изучения теоретической физики в педагогическом университете.

2. Исследовать целесообразность построения курса классической механики на основе применения вариационных принципов механики и канонических преобразований с введением новых обозначении.

3. Определить влияние экспериментальной методики на уровень знаний студентов педагогического университета.

Эксперимент проводился в три этапа: констатирующий, поисковый, формирующий.

Задачи, методы и результаты всех трех этапов эксперимента представлены ниже.



1 этап. Констатирующий эксперимент.

Задачи (содержание) исследования


1. Определить трудности в понимании, которые возникают у студентов

при изучении классической механики в курсе теоретической физики.

2. Выявление возможности повышения эффективности обучения студентов.

Используемые методы

1. Анкетирование студентов и преподавателей. Наблюдение и анализ занятий.

2. Изучение продуктов деятельности учащихся. Проведение тестовых работ.

3. Изучение и обобщение опыта работы преподавателей физики.

Способы проверки эффективности методов исследования


1. Использование нормативных вариантов проверочных работ.

Результаты эксперимента

1. Выявлено, что при изучении курса теоретической физики, основные трудности в понимании, заключаются в отсутствии связей между некоторыми разделами теоретической физики. Некоторые важные вопросы изучаются формально.

2. Определены существующие методические приемы при изучении курса классической механики.

2 этап. Поисковый эксперимент.

Задачи (содержание) исследования


1. Уточнение объективных возможностей в содержание учебного материала и способов организации деятельности преподавателей по раскрытию этого содержания.

2. Определение путей повышения эффективности обучения классической механике студентов педагогического университета.

3. Проверка эффективности отобранного материала и разработка рекомендаций по применению.

Используемые методы

1. Теоретический анализ. Изучение документации.

Способы проверки эффективности методов исследования


1. Определение полноты изученной литературы

2. Предварительная беседа по проблеме с преподавателями.


Результаты эксперимента

1. Выявлены объективные возможности содержание учебного материала и методики его преподавания в повышении эффективности обучения физике.

3 этап. Формирующий эксперимент.
Задачи (содержание )исследования

1. Выбор и уточнение критериев эффективности применяемых методов.

2. Практическое внедрение разработанной методики.


Используемые методы


1. Интервью с преподавателями и студентами.

2. Изучение результатов деятельности студентов.


Способы проверки эффективности методов исследования


1. Использование методов математической статистики.

2. Анализ результатов внедрения методики в практику.


Результаты эксперимента

1. Установлена связь предложенной методики с развитием более легкого понимания теоретической физики у студентов.

2. Разработана и обоснована методика преподавания курса классической механики для педагогического университета.

Проведенный педагогический эксперимент показал эффективность использования экспериментальной методики, о чем свидетельствуют результаты обработки данных педагогического эксперимента статистическим методом. На начальном этапе в основу подбора экспериментальных и контрольных групп для обучающего этапа эксперимента были положены требования тождественного равенства их начальных параметров. По таблице критических значений для уровня достоверности Р = 0,05 и степени свободы = 3 критическое значение критерия = 7,8. Так как расчетное значение =3,23, что меньше,то мы не можем утверждать, что между результатами работ в исследуемых группах имеются статистически значимые отличия. Экспериментальная и контрольная группы перед началом эксперимента имели примерно одинаковую успеваемость по физике. Далее студенты продолжили обучение классической механике в курсе теоретической физики по разным методикам. По результатам итоговой оценки полученное значение критерия больше критического значения критерия для степени свободы = 4 - 1 = 3 на уровне достоверности Р = 0,05, т.е. > (8,71 > 7,9), значит, мы можем утверждать, что между результатами экзамена в исследуемых группах имеются статистически значимые отличия.

Рис 1.


Диаграммы (рис. 1) характеризуют частоты распределения итоговых оценок за семестр при входном контроле знаний и при итоговом контроле знаний экспериментальных и контрольных групп. По оси ординат - количество тестируемых студентов. Данные гистограмм показывают, что успеваемость студентов, обучающихся по предложенной методике выше, чем у студентов, обучающихся по стандартной схеме. Светлые столбцы - стандартная методика обучения классической механике , темные - экспериментальная методика. После обучения студентов (по результатам контроля уровня знаний) среднее значение коэффициента уровня знаний составило в контрольной группе 0,685, в экспериментальной - 0,808. Коэффициент уровня знаний увеличился в контрольной группе на 0,05 (что составляет 7,9% от начального уровня), в экспериментальной группе - на 0,16 (24,7%). Таким образом, видно, что разница в приросте уровня знаний составляет 16,82% в пользу экспериментальной группы.

Результаты анкетирования преподавателей, которые продолжают обучение студентов экспериментальных и контрольных групп показали, что предложенная методика способствует более эффективному усвоению всего курса теоретической физики (успеваемость повысилась на 25%) ; повышению уровня предметной подготовки студентов (студенты лучше понимают основные положения других разделов теоретической физики).

В целом результаты теоретического и экспериментального исследований позволяют сделать следующие выводы:


  1. Предлагаемая методика позволила снизить перегрузку учебного материала.

  2. Введение современных обозначений способствует повышению эффективности обучения классической механики и успешному усвоению материала.

3. Результаты формирующего эксперимента подтвердили основную идею нашего исследования - введение адаптированного курса классической механики в учебный процесс по обучению теоретической физике в педагогическом университете, основанного на применении вариационных принципов механики и канонического формализма с использованием элементов современного математического аппарата, приводит к повышению уровня предметной и профессиональной подготовки студентов.

4. Математическая обработка и анализ данных педагогического эксперимента показали эффективность предлагаемой в работе методики и подтвердили сформулированную в работе гипотезу.

Результаты диссертационного исследования изложены в следующих публикациях:

Монография, учебные пособия


1. Брусник О.В. Основы теоретической физики. Классическая механика [Текст]: учебное пособие / О.В. Брусник. - Томск: Издательство Томского государственного педагогического университета. 2006. 124 с. (6,7 п.л.)

Статьи в научных сборниках и журналах


2. Брусник О.В. Мировоззренческий аспект специальной теории относительности. [Текст] / О.В. Брусник // Вестник ТГПУ сер.: Естественные и точные науки. Выпуск 6(43) 2004 г. С.122-127. (0.27 п.л.)

3. Брусник О.В. История создания классической механики [Текст] / О.В. Брусник // IX Всероссийская конференция студентов, аспирантов и молодых ученых “Наука и образование” (25-29 апреля 2005 г.): Материалы конференции: в 6 т. Т. 1. Ч. 1.: Естественные и точные науки: Томск: Изд-во ТГПУ, 2005. С. 53-54. (0.05 п.л.)

4. Брусник О.В. Мировоззренческие следствия специальной теории относительности [Текст] / О.В. Брусник // Материалы восьмой Международной конференции «Физика в системе современного образования (ФССО-05)» (29 мая – 3 июня 2005 г.). СПб.: РГПУ, 2005. С. 378-382. (0.22 п.л.)

5. Брусник О.В., Обухов В.В. Использование правила суммирования Эйнштейна в курсе классической механики [Текст] / О.В. Брусник, В.В. Обухов // Вестник ТГПУ сер.: Естественные и точные науки. Выпуск 6(57) 2006 г. С. 147-148. (0.05 п.л.; авт. 70%).



6. Брусник О.В. Развитие познавательной активности студентов при изучении теоретической физики в педагогических университетах [Текст] / О.В. Брусник // Вестник ТГПУ сер.: Педагогика. Выпуск 10(61) 2006 г. С.108-110. (0.16 п.л.)

7. Брусник О.В. Общие методические указания к изучению курса теоретической физики в педагогическом университете [Текст] / О.В. Брусник // Вестник ТГПУ сер.: Естественные и точные науки. Выпуск 6(57) 2006 г. С.166-169. (0.21 п.л.)


База данных защищена авторским правом ©refedu.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница