авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 ||

Методическая система обучения классической механике в курсе основы теоретической физики для педагогического вуза

-- [ Страница 2 ] --

- 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-23

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.)



Pages:     | 1 ||
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.