Шаблоны Joomla 3 здесь: http://www.joomla3x.ru/joomla3-templates.html

Введение

Сеин А.А.  Алгоритм   обучения   студентов   физике .

 

  От космических трасс отвлекаясь,

Я лесною дорогой иду

И луной, как звездой, увлекаюсь,

Веря в жизни в земную звезду.

 

Я не против космических взлетов,

Пусть стартуют и впредь корабли…

Только мне улетать неохота

С необычно привычной Земли.

 

Физика- наука о природе  (Система обучения физике)

 

I – этап.  Пропедевтика – норма знаний школы и вуза.

II – этап. Методические знания о структуре теорий и законов природы.

III – этап. Профессиональные знания – путь к изобретениям и открытиям.

 

Разделение периода изучения курса на три этапа диктуется дидактическим принципом доступности, необходимостью преемственного перехода от методики обучения в средней школе к методике обучения в высшей школе и важностью воспитания творческого типа мышления студентов.

Триада лежит в основе не только системной организации материи, но и системной организации эволюционного процесса в целом: вещество – энергия – информация, причем последней в этом процессе принадлежит организующая и регулирующая роль.

Содержание разделов курса физики сведено в учебные модули, что уменьшает первоначальную сложность сообщения.

Оформлением в модуль части содержания образования обеспечивает накопление в сознании студентов приращения потребностей (выращиваются цели), внутренних норм (усваивается новая информация), способностей (осваивается метод как способ деятельности).

Алгоритм обучения – использует метод дедуктивного вывода и обобщения знаний  на основе триад понятий научной дисциплины.

Пособие составлено с учетом рекомендаций знаний высшей школы.

Предисловие

Справочное пособие «Физика в таблицах, понятиях и формулах» адресовано студентам I и II курсов вузов и технических университетов.

Особенность обучения физике связана с многоплановостью материала и большим числом понятий, которые предстоит усвоить студентам. При изучении физики обязательным является знание формулировок основных законов и умение пользоваться математическим аппаратом. Математика необходима для анализа следствий, вытекающих из теории.

Логический подход предполагает главное внимание уделять физической теории.

Справочное пособие построено по тематическому признаку и внутрипредметным связям, содержащее научные понятия четырех фундаментальных теорий физики: классической механики, статистической физики (молекулярно-кинетической теории и термодинамики), электродинамики и квантовой механики (по классификации В.К. Гейзенберга). 

Центральной идеей структурирования курса является эволюция физической картины мира как смена механической, статистической, электродинамической и квантово-релятивистской.

В пособии решена задача отбора содержания учебной дисциплины с помощью синтеза понятий системы знаний, реализующей способ описания смысловой структуры учебной информации и фиксирующей отношения между разделами и темами.

Понятия физики составляют лексику языка, на котором ведется обсуждение со студентами явлений и связей между явлениями.

В итоге построена иерархическая система физических понятий, позволяющая студентам умозрительно представить весь курс физики в целостности и единстве и освоить методы теоретического мышления: анализа и синтеза, дедукции и индукции, систематизации и обобщения. Эти методы формируют у студентов умение рационально организовывать свою деятельность.

Содержание разделов курса физики сведено в учебные модули, что уменьшает первоначальную сложность сообщения.

Образовательная программа по физике фиксирует содержание образования (таблица 1). Система понятий физики отражает композицию: взаимное расположение частей и целого. Ядро этой системы составляют понятия-категории: «Формы движения материи», «Фундаментальные законы движения», «Современные направления в физике».

Специальные термины, понятия и их связи во многом облегчают развитие наглядно-образного, логического и алгоритмического мышления и создание условий для развития потребностей поисковой деятельности.

Учебная деятельность студентов включает в себя три уровня познания.

   I-пропедевтика: выступает как педагогическая система, в которой аккумулированы действия по выявлению элементов учебного процесса и их соединения, направлена на изучение ключевых понятий физики. В ней реализуется преемственность связей «школа-вуз».

  II- методологические знания: изучение фактов, теорий, законов, следствий, границ применимости, методов исследования - теоретических и экспериментальных. Эти знания обеспечивают личное приращение в развитии студента и преподавателя.

  III- научная деятельность: исследования, изобретения, открытия (приобретение опыта социально-профессионального взаимодействия и достижение социально-значимых целей вуза).

Дополнительными требованиями к студентам являются: выполнение самостоятельной работы (написание реферата), приобретение навыков по технике лабораторных работ, умение грамотно обработать результаты физического эксперимента и вычислять погрешности измерений.

Изучаемые физикой формы движения материи (механическая, молекулярная, тепловая, электромагнитная) присутствуют во всех высших и более сложных формах движения материи (химических, биологических, космических). Таким образом, физика воплощает искусство решать проблемы материального мира.

В структуре физики, в зависимости от изучаемых явлений и форм движения материи, выделяют: механику материальных точек и твердых тел, теорию тяготения, механику сплошных сред (включая акустику), статистическую теорию (молекулярную физику и термодинамику), электродинамику (включая оптику), основы  квантовой механики.

Статистическая теория рождается при разрешении противоречий между механикой и теплотой, она заложила фундамент понимания молекулярных процессов классических жидкостей и газов, технической термодинамики. Теория относительности – релятивизм, возникает из попытки примирить механику и оптику, точнее электромагнетизм.

Квантовая теория возникает при попытке объяснить законы излучения нагретых тел (излучение абсолютно черного тела). Эта область совместного проявления  явлений теплоты и электромагнетизма.

Основы  квантовой механики составляют понятийный аппарат: теории теплового излучения, фотоэффекта, постулаты Бора, спонтанное и вынужденное излучения, законы Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина, Планка, Эйнштейна,

 а также гипотеза де Бройля, волновая функция Борна, уравнения Шредингера, соотношение неопределенностей Гейзенберга, квантовая статистика, зонная теория полупроводников, модели атома и атомного ядра, физика элементарных частиц, фундаментальные взаимодействия в природе.

Принято выделять также учение о колебаниях и волнах, рассматривающие механические, акустические, электрические и оптические колебания и волны под единым углом зрения.

Теоретическое отношение к миру предполагает выработку понятий, реконструирующих характеристики объектов и их устройства.

Объектами физики являются: пространство-время, законы движения, тепловые явления,  электромагнитные явления,  строение вещества.

В неживой природе структурными уровнями организации материи являются:  вакуум (поля с минимальной энергией);   поля и элементарные частицы;  атомы;   молекулы;  макроскопические тела; планеты и планетные системы: звезды и звездные системы; галактики;  метагалактики;   вселенная.

Вселенная рассматривается в виде неограниченной иерархии  всевозрастающих 

 по размерам космических систем.

В живой природе выделяют два важнейших структурных уровня - биологический и социальный ( индивид, семья, коллектив).  

В учебном процессе задействованы все формы обучения студентов: лекции, семинары, лабораторный практикум, рефераты, коллоквиумы, тестирование, самостоятельная работа  и  обсуждение проблемных вопросов с преподавателями

в рамках индивидуальных занятий.

Наука является одной из определяющих особенностей современной культуры и самым динамичным ее компонентом. Цикл научного познания составляют: факты - теоретические модели - практика.

Предложены структурно-логические схемы: внутрипредметные связи физических  теорий (схемы 1 и 2) и алгоритм обучения студентов физике (рис.1).

Запоминанию нового учебного материала помогают триады понятий, отражающие  структуру учебного модуля. Эти понятия и модули входят в основание концепции компетентностно ориентированного образования.

Группирование материала вокруг физических теорий (многоуровневая структуризация учебного материала курса физики) позволяет реализовать принцип последовательного развертывания теоретического обобщения в физической науке.

Идея системно-модульного структурирования курса, основанная на фундаментальных физических теориях, обеспечивает студентам формирование научного мировоззрения

и усвоение методологии познания этапов развития естествознания (классического, неклассического и постнеклассического).

Предмет физики может быть раскрыт  только по мере его детального изучения. Отсутствие в сознании студентов физических понятий приводит к формализму в их знаниях.

Фундаментальные и методологические знания, в отличие от прикладных знаний, более долговечны и обеспечивают субъекту возможность, в случае необходимости, самостоятельно освоить новое.

Функция пособия - в короткое время подготовить обучающихся к выполнению лабораторных и контрольных работ, а также к экзамену.

 

 

 

tb1-1

Логический подход позволяет «свернуть» громадный массив информации до вполне обозримых и легко воспринимаемых (Кристи Р).

tv1-2

 

 

 

К                                                                         Рис. 1.  Алгоритм обучения студентов физике

                                                                           (Логическая схема связи фундаментальных физических теорий)

 

Структурирование учебного материала курса физики по модульному принципу обеспечивает ориентиры для мыслительной деятельности, логику обучения и расширение их спектра знаний в теории и практике. Путем языка понятий, моделей и структуры теорий организуются знания (Зорина Л.Я.) и активизируется процесс познания (Жан Пиаже).

 

Примечание:  Структурно-логическая схема курса «ФИЗИКА» состоит из 27 учебных модулей  и содержит 120 ключевых понятий. Она  выполнена в виде таблиц, формул, рисунков и может быть опубликована позже – отдельными фрагментами.

 

 

Литература.

1.   Трофимова, Т.И. Курс физики [Текст] / Учебное пособие для вузов / Т.И. Трофимова. - М.: Высшая школа, 2010. - 541 с.

2.       Трофимова, Т.И. Физика. 500 основных законов и формул [Текст] /Справочник для студентов вузов, колледжей / Т.И. Трофимова. - М.: Высшая школа, 2005. – 63 с.

3. Кристи Р, Питти А. Строение вещества: введение в современную физику, монография [Текст] / М.: Изд-во «Наука», 1969. – 596 с.

4. Зорина, Л.Я. Дидактические основы формирования системности знаний старшеклассников [Текст] / Л.Я. Зорина. - М.-1988. – 214 с.

5. Пиаже, Ж. Избранные психологические труды [Текст] / Ж. Пиаже: Пер. с анг. и фр. // - М.: Международная педагогическая академия, 1994. – 469с.

6. Физики [Текст] / Биографический справочник. Т.1,2. / Ред. А.И. Ахиезер. – Киев.,1977.–560 с.

 

Рецензенты:

1. Шаронова Н.В.- профессор МПГУ .

2. Профессора и доценты Московского государственного областного социально-гуманитарного института.

       3.  Канд. тех. наук, доцент кафедры физики - Л.M. Макальский и канд. тех. наук, зав. кафедрой физики РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева - Б.В. Пронин.