: КНИГИ И СТАТЬИ

Взаимосвязь знаний и умений в подготовке специалиста-физика

Гачко Г.А., Попко Н.М., Хуторская Л.Н., Хуторской А.В. Взаимосвязь знаний и умений в подготовке специалиста-физика // Учебное знание как основа порождения культурных форм в университетском образовании: Материалы научно-практ. конф. (Минск, 14-15 ноября 2000 г.) / Центр проблем развития образования БГУ. – Мн.: ЗАО «Пропилеи». - 2001. – С.233-242.

Требования к профессиональной подготовке, т. е. к знаниям и умениям специалиста-физика определяются новой квалификационной характеристикой [1]. При ее реализации возникает ряд проблем дидактического характера, которые нуждаются в специальном исследовании. Как эффективно организовать обучение физике, являющейся основой мировоззрения и специальных знаний будущего ученого, инженера, преподавателя? Как преодолеть обострившееся противоречие между ростом объема необходимых знаний и возможностью их усвоения студентами в установленные сроки? Какой минимум знаний и умений необходимо при этом формировать? Что действительно важно студенту знать и уметь и чем можно пренебречь? Как связаны между собой учебное знание и учебное умение в различных измерениях (дидактическом, психологическом, техническом, методологическом)?

Вопросы совершенствования преподавания общего курса физики в последнее время интенсивно обсуждаются на достаточно представительных форумах: съезде российских физиков-преподавателей [2], научно-методической конференции «Современный физический практикум» [3], международном конгрессе «Наука и образование на пороге III тысячелетия» [4]. Однако применяемые решения новой складывающейся парадигмы образования касаются либо очередного изменения программ и содержания лекционного или лабораторного курсов, либо широкого внедрения новых демонстрационных и лабораторных установок, либо компьютерных технологий. Нередко рассматриваются принципы построения и структура раздела общего курса физики с выделением инвариантной, фундаментальной составляющей содержания курса на основе максимального приближения к процессу научного исследования, осуществляемого вне лекционных и лабораторных занятий, при выполнении студентами курсовых и дипломных работ. Сам перечень лабораторных практикумов формируется, по существу, стихийно, основываясь на наличии материально-технического обеспечения и пристрастия преподавателя к тем или иным темам курса. В новой, еще складывающейся парадигме физического образования провозглашается, что назначение образования – не в том, чтобы вооружить будущего специалиста-физика некой суммой знаний, а в том, чтобы сформировать умения применять полученные знания в любой деятельности – практической, теоретической, познавательной, профессиональной и др.

На наш взгляд, реализация этих требований определяет реорганизацию учебного процесса и изменения дидактической системы в целом, а не только отдельных ее элементов. При этом модернизация системы должна осуществляться на основе современных представлений о процессах усвоения знаний и умений.

Предмет нашего рассмотрения мы ограничили одноаспектным анализом дидактической системы – с точки зрения взаимосвязи знаний и умений, формируемых у студента при изучении курса общей физики, в частности, классической электродинамики. Такой аспект анализа нам представляется наиболее важным, определяющим конечный результат подготовки специалиста-физика. Все учебные дисциплины, в том числе и классическая электродинамика, характеризуется не только информационно-теоретическим содержанием, но и своей практической применимостью, что в дидактическом аспекте осуществляется в процессе формирования знаний и умений. При этом научно-теоретическая подготовка обычно опережает практику. Помимо этого, процессы формирования знаний и умений в вузе разделены между собой, что проявляется в том, что на лекционных занятиях формируются знания, а на лабораторных – экспериментальные умения.

Мы поставили перед собой две задачи: 1) проанализировать традиционный подход к взаимосвязи знаний и умений студентов при изучении классической электродинамики (как раздела курса общей физики) в университете; 2) выделить возможные пути изменения (модернизации) всех основных компонентов дидактической системы подготовки специалиста-физика на основе концепции взаимосвязанного формирования знаний и умений.

Мы исходим из того, что процесс формирования у студента необходимых для профессиональной подготовки умений становится более значимым, нежели процесс формирования знаний, многие из которых студент не может никогда и нигде применить. Этот процесс необходимо рассматривать в разных аспектах связи с процессом формирования умений.

В дидактической системе подготовки специалиста-физика выделим следующие взаимосвязанные компоненты: целеполагание (I); информационно-содержательное обеспечение (II); материально-техническое обеспечение (III), организационно-временное обеспечение (IV); методическое обеспечение (V); результаты обучения (VI) (рис. 1). Дидактическая система – это искусственно созданная система и потому может управляться и изменяться. Каждый компонент дидактической системы имеет свою специфику. Рассмотрим отдельные компоненты (за исключение III), построив их анализ с позиции взаимосвязи знаний и умений.

Целеполагание – первый (I), центральный компонент системы – достаточно сложный и определяется современными концепциями формирования образованного специалиста-профессионала XXI века. В них учитывается, что на пороге XXI века идет смена научной картины мира, переход от квантово-полевой картины мира, построенной на идеях теории относительности и квантовой механики к новой картине мира, в основе которой лежат идеи нелинейных явлений, хаоса, самоорганизации. С позиции взаимосвязи знаний и умений цели обучения – это проектируемый идеальный конечный результат обучения. А результатом профессионального обучения (VI компонент) являются те знания и умения, которые реально усвоены студентами.

 

Разницу между проектируемыми и реально усвоенными знаниями и умениями можно обнаружить только при решении студентами конкретных практических профессиональных задач. Именно поэтому необходим контрольный аппарат для проверки и оценки результатов обучения. При этом адекватная с целью обучения проверка результатов обучения основана на применении знаний, т.е. умений. Усвоение знаний можно проверить только при проверке соответствующих умений. Другими словами, знания без их практического применения являются «знаниевым багажом», который может быть и не востребован на практике. Статус умений в этом плане более высок для профессиональной подготовки специалиста. Например, чтобы студент мог усвоить знание общих принципов эксплуатации физических приборов, ему не нужно учить наизусть эти принципы (усваивать знания о них), а нужно организовать его работу по эксплуатации физических приборов, в ходе которой будут сформированы необходимые для этого умения. Знания о принципах эксплуатации приборов необходимы для «обслуживания» этих умений.

Специальная и профессиональная подготовка физика существенно зависит от глубины усвоения той базы знаний и умений, которая входит во II компоненту дидактической системы – информационно-содержательную. Трансформация и детализация базы знаний и умений, заложенных в квалификационной характеристике (КХ) специалиста, на уровень каждой учебной дисциплины предполагает построение дерева целей, которые конкретизируются в перечне знаний и умений, формируемых при изучении отдельных разделов тем. Приведем базу общих (не детализированных) знаний и умений КХ.

Специалист-физик должен знать:

1) основы социально-гуманитарных дисциплин;

2) естественнонаучные дисциплины, создающие фундамент теоретических знаний по специальности;

3) общепрофессиональные и специальные дисциплины, создающие теоретическую базу знаний и практических навыков по специальности;

4) дисциплины специализации, создающие углубленную базу знаний по соответствующей специализации.

Специалист-физик должен уметь:

1) на научной основе организовать свой труд, владеть компьютерными методами сбора, хранения и обработки информации в сфере его профессиональной деятельности;

2) приобретать новые знания, используя современные информационные технологии;

3) творчески применять полученные знания и приобретенные навыки в профессиональной деятельности;

4) планировать, организовывать и вести научно-исследовательскую, научно-производственную, опытно-конструкторскую работу;

5) осуществлять математическое моделирование физических явлений;

6) активно использовать для решения профессиональных задач вычислительную технику;

7) преподавать физику и информатику в средних специальных и высших учебных заведениях;

8) планировать, организовывать и вести научно-методическую и учебно-методическую работу.

Дидактический анализ приведенной базы знаний и умений позволяет сделать три вывода. Во-первых, взаимосвязь знаний и умений в этих перечнях отражена недостаточно полно, лишь на уровне информационно-деятельностного подхода к содержанию физического образования. Во-вторых, перечень формируемых умений значительно превышает перечень знаний. И это не случайно. Достаточно полный набор и высокое качество умений обучаемых – это гарантия высокого качества их будущей профессиональной деятельности. В-третьих, в базе знаний и умений оба подмножества рядоположены. Это, видимо, является отражением того, что логика усвоения знаний отлична от логики усвоения умений. IV компонент дидактической системы – организационно-временное обеспечение подготовки специалиста традиционно отражает это в сложившихся организационных формах обучения: лекциях, семинарских, практических, лабораторных занятиях, самостоятельной внеаудиторной работе студентов. Условно представим ведущие группы взаимосвязи знаний и умений в учебном процессе (рис. 2): 1) знания ?? умениям (знания формируются параллельно умениям); 2) знания ? умения (тесная взаимосвязь); 3) умения ? знания (опережение формирования умений); 4) знания ? умения (опережение формирования знаний).

 

Рис. 2.

Каждая группа формируемых знаний и умений связана с другой в технологии обучения. На рис. 3 схематично представлена традиционная технология изучения электродинамики (организационно-временное обеспечение), отражающая связь между лекционными занятиям и физическим практикумом.

 

Рис. 3.

На рис. 4. представлена модернизированная технология (IV компонент дидактической системы).

 

Рис. 4.

С целью реализации предлагаемой дидактической системы на физико-техническом факультете Гродненского государственного университета имени Янки Купалы нами разработан лабораторный практикум, который имеет свою специфику. Во-первых, он не является дополнением к лекционному курсу, простой его иллюстрацией. По своим целям он рядоположен с лекционным курсом: сформировать знания и умения студентов в соответствии с требованиями, определяемыми КХ специалиста. В системе лабораторных заданий представлена специально разработанная программа обучения студентов основным экспериментальным умениям и необходимым для этого знаниям.

В ней разграничены задания:

1) по получению, созданию новых знаний и умений;

2) по применению имеющихся знаний и умений: а) в новых условиях; б) в прежних условиях.

Лабораторный практикум рассматривается нами как учебный курс, как учебное руководство для студентов, самостоятельно выполняющих экспериментальные задачи и задания в лаборатории. Программа этого курса разбита по содержанию на блоки, непосредственно связанные с лекционными блоками, где целенаправленно формируются те знания о деятельности, которые необходимы для решения конкретных экспериментальных задач, предлагаемых в лабораторном курсе. В таблице 1 рассмотрим фрагмент этой программы.

Для обобщения и проверки сформированных умений вводятся наряду с практическими занятиями по решению задач – семинарские занятия.

Общую оценку выполнения лабораторных работ, т.е. формируемых умений и знаний классической электродинамики (IV компонент) планируется проводить путем оценки отдельно взятых экспериментальных умений на разных этапах организуемого нами педагогического эксперимента. Его проведение основывается на рассмотренной выше концепции взаимосвязи знаний и умений в подготовке специалиста-физика. Для его осуществления необходима разработка контрольного аппарата, критериев сформированности знаний и умений с одновременной разработкой их содержания, систематизации и классификации.

 

Таблица 1. Фрагмент программы: проектирование реализации взаимосвязи знаний и умений в содержании лабораторного практикума


 

№ п/п

Название лабораторных работ

Какие умения формируются

Какие нужны для этого знания

Зачем используется компьютер

Приращение знаний и умений

Примечания

2 цикл. Электростатика

1.

Изучение электростатических полей методом электролитической ванны

Умения построить траектории движения электронов в сложных электростатических полях.

Напряженность и потенциал поля. Связь между ними. Методы плоского конденсатора и радиусов кривизны.

Для расчета траектории движения электронов по полученным эквипотенциальным поверхностям.

Умения «читать» поля по силовым линиям и эквипотенциальным поверхностям. Применение сложных электростатических полей для фокусировки электронных пучков.

Умения II уровня формируются за счет дополнительных заданий по математическому моделированию конфигурации электростатических полей .

2.

Измерение электрической емкости.

Умения измерять электрическую емкость с помощью Qметра.

Электрическая емкость. Последовательное и параллельное соединение конденсаторов.

Для измерения электрического заряда конденсаторов методом интегрирования зарядного тока

Сравнение методов измерения емкости. Численное интегрирование экспериментальных кривых.

II уровень умений формируется за счет вариантных заданий.

3.

Измерение относительной диэлектрической проницаемости диэлектриков.

Умения определять поляризуемость и собственный дипольный момент молекул.

Механизмы поляризации. Температурная зависимость поляризации неполярных и полярных диэлектриков.

Для обработки экспериментальных данных и математического моделирования изучаемых явлений.

Раскрытие значения моделей, их ограниченности.

Применяются контрольные задания.

Литература

1. Образовательный стандарт. Высшее образование. Специальность H.02.01.00 «Физика» – Мн., 1999. – 34с.

2. Съезд российских физиков-преподавателей «Физическое образование в XXI века». – М.: Физический факультет МГУ, 2000. – 426 с.

3. Современный физический практикум. // Сборник тезисов докладов VI-й учебно-методической конференции стран Содружества. – М.: Издательский дом МФО, 2000. – 256 с.

4. Наука и образование на пороге III тысячелетия: Тезисы докладов Международного конгресса. В 2-х книгах. - Мн., 2000. – 282с.

 

Подробнее о Л.Н.Хуторской >>


Полный список трудов Л.Н.Хуторской >>
 


 

 


© А.В.Хуторской, 1997—2016

Подпишитесь на мою рассылку:




Ответьте на пришедшее вам письмо