Формирование исследовательских умений в процессе обучения физике и математике в системе довузовской подготовки

обучении физике // Вестн. Вятского гос. гуманитар. ун-та. 2011. № 4 (1). с. 160-164.

2. Анофрикова С. В., Стефанова Г. П. Применение задач в процессе обучения физике. М.: Прометей МПГУ, 1991. 176 с.

3. Крутова И. А. Основные направления использования компьютера в процессе «создания» и усвоения школьниками понятий о физических явлениях // Фундаментальные исследования. 2007. № 7. С.63-66.

4. Прояненкова Л. А., Стефанова Г. П., Круто-

ва И. А. Сборник задач и упражнений по физике: 7 класс: к учебнику С. В. Громова, Н. А. Родиной «Физика. 7 класс». М.: Экзамен, 2006. 158 с.

5. Прояненкова Л. А., Ядыкина Л. М. Формирование системы знаний о физических явлениях в 8-9 классах // Школа будущего. 2008. № 5. С. 25-32.

6. Исмухамбетова А. С., Стефанова Г. П. Методика формирование у учащихся энергетического метода описания физических явлений разной природы // Наука и школа. 2011. № 6. С. 82-85.

ФОРМИРОВАНИЕ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ УМЕНИЙ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ ФИЗИКЕ И МАТЕМАТИКЕ В СИСТЕМЕ ДОВУЗОВСКОЙ ПОДГОТОВКИ

FORMING RESEARCH SKILLS AT PHYSICS AND MATHEMATICS CLASSES FOR UNIVERSITY PREPARATION

О. В. Лебедева, О. Н. Веретенникова

Рассматриваются формы организации работы в системе довузовской подготовки, позволяющие формировать исследовательские умения учащихся. Обобщается опыт подготовки школьников к получению дальнейшего профессионального физико-математического образования на базе научных исследований.

Ключевые слова: исследовательские умения, исследовательская деятельность учащихся, довузовская подготовка.

O. V. Lebedeva, O. N. Veretennikova

In this article we study the types of activities at school that encourage research skills development. We sum up our experience of getting school students ready for entering Universities to do research in physics and mathematics.

Keywords: research skills, research activities, pre-Uni-versity studies.

Сложившаяся ситуация в быстро переустраивающемся и развивающемся мире приводит к тому, что исследовательская компетентность является важным качеством, определяющим готовность будущего специалиста к профессиональной деятельности. ФГОС ВПО третьего поколения требуют, чтобы на этапе высшего профессионального образования была организована целенаправленная работа, обеспечивающая развитие исследовательских способностей студентов, которые позволяют им быстро адаптироваться к новым изменяющимся условиям действительности, способствуют успешной реализации в выбранной профессии и проявлению интеллектуального и творческого потенциала в различных областях познания.

Однако падение уровня подготовки выпускников школ самым серьезным образом сказывается на всей учебной и научной работе ведущих университетов страны, реализующих обучение на основе научных исследований. Нами было проведено вводное тестирование сту-

дентов первого курса физического факультета ННГУ для определения уровня сформированности экспериментальных исследовательских умений. Оказалось, что будущие физики, специалисты в области нанотехнологий, пришедшие учиться в национальный исследовательский университет, не обладают элементарными экспериментальными умениями. Только 64% испытуемых смогли снять показания приборов (амперметра и вольтметра), остальные не смогли определить цену деления и показания приборов. Погрешности прямых измерений могут определить: абсолютные - 57%, относительные - 12% опрошенных; погрешности косвенных измерений не смог определить ни один студент.

Еще хуже обстоит дело с умением планировать экспериментальное исследование. В одном из вопросов было предложено перечислить основные этапы исследования. 41% тестируемых не смогли назвать даже отдельных этапов, 42% опрошенных начинали сразу с настройки оборудования или проведения эксперимента. Такой ре-

зультат можно объяснить тем, что в школьной практике лабораторные работы выполняются, в основном, репродуктивным методом, строго по инструкции. Такие шаги, как построение модели, выбор оптимального плана эксперимента, подбор оборудования, учащиеся не выполняют и, следовательно, не осваивают.

Способы вовлечения научно-преподавательского потенциала университетов в совместную работу со школой могут быть существенно дополнены именно в части систематического развития исследовательских качеств будущих абитуриентов еще в школьном обучении. Решение этих задач становится возможным только при систематическом и поэтапном включении учащихся в исследовательскую деятельность: «От современного образования требуется уже не простое фрагментарное включение методов исследовательского обучения в практику, а целенаправленная работа по развитию исследовательских способностей, специально организованное обучение детей умениям и навыкам исследовательского поиска» [1]. Готовить будущих исследователей еще со школы можно лишь в методически и организационно тщательно разработанной новой системе.

Вуз, организующий занятия для школьников, в том числе связанных с развитием их исследовательских умений, обладает некоторыми преимуществами перед общеобразовательным учреждением [2]. К сожалению, в систему довузовской подготовки зачастую преподаватели переносят традиционную для высшего образования лекционно-семинарскую систему на подготовку школьников. При этом выпадает необходимый для обучения компонент - формирование методологических знаний, экспериментальных и исследовательских умений. Готовить будущих исследователей еще со школы можно лишь в методически и организационно тщательно разработанной новой системе, включающей методы, формы и средства формирования исследовательских умений.

Развитие исследовательских умений школьников при обучении физике и математике в системе довузовской подготовки может быть организовано в следующих формах [3]:

1. Лекции ведущих ученых университета, научно-образовательных центров (НОЦ), экскурсии по кафедрам и лабораториям, в ходе которых школьники могут познакомиться с самым современным технологическим и исследовательским оборудованием, с методами получения новых материалов и их свойствами, современными вычислительными комплексами и теоретическими разработками; могут задать интересующие их вопросы сотрудникам университета. Данная форма работы создает моти-вационную установку у школьников, вызывает интерес к научным исследованиям и желание участвовать в исследовательской деятельности.

2. В учебном процессе по физике и математике при изучении теоретического материала, в поиске решения задач или исследовании задачи после ее решения. При планировании учебных курсов физики и математики необходима междисциплинарная интеграция, чтобы

учесть, какие способы и приемы исследовательской деятельности формируются на предметном содержании каждой дисциплины, а также степень сформиро-ванности предметных знаний и умений как ориентировочной основы при реализации исследовательской деятельности.

3. Практикум по физике, в ходе которого учащиеся выполняют экспериментальные работы исследовательского характера [4]. Работы практикума должны быть подобраны с учетом следующих требований:

• комплексный характер: при выполнении работы обобщаются и интегрируются знания нескольких тем (разделов) физики;

• исследовательский характер: учащиеся должны осваивать основные экспериментальные умения (формулировать цель проведения (выдвигать гипотезы) опыта или наблюдения; определять порядок проведения опыта в зависимости от поставленной цели; выбирать измерительные приборы и оптимальный набор оборудования в зависимости от поставленной цели исследования, собирать экспериментальную установку; проводить измерения величин и записывать их результаты с учетом погрешности; представлять результаты исследования в виде таблицы и графика; делать выводы на основе полученных результатов, объяснять их на основе известных физических явлений, законов, теорий);

• в ходе выполнения работы учащиеся должны получать новые физические знания либо новые результаты применения предыдущего содержания.

4. Выполнение индивидуальных учебно-исследовательских проектов наиболее мотивированным к этому виду деятельности учащимся под руководством преподавателей вуза. В этом случае исследование воплощается в наиболее полном варианте, при выполнении учащийся полноценно проходит все этапы исследования и может получить не только субъективно, но и объективно новое знание.

Указанные выше формы успешно реализуются в работе физико-математической школы на базе физического факультета Нижегородского государственного университета им. Н. И. Лобачевского. Основной целью школы является подготовка старшеклассников к получению профессионального физико-математического образования, которое в настоящее время базируется на исследовательских методах, реализуется «обучение на базе исследований». В результате предварительного отбора учащихся 10-х классов школ города на основе их познавательного интереса к предметам физико-математического цикла и проектируемых профессиональных интересов формируются группы.

Одним из условий развития исследовательских умений школьников в процессе обучения физике и математике в системе довузовской подготовки является систематическое и последовательное включение школьников в исследовательскую деятельность с целью формирования соответствующих исследовательских умений как ее ориентировочной основы. Именно поэтому все указан-

ные формы включения школьников в исследовательскую деятельность должны реализоваться в комплексе и последовательно.

Преподаватели физики и математики отбирают предметное содержание, на котором можно организовать исследовательскую деятельность или ее элементы, соответствующий дидактический инструментарий: набор заданий и задач, оборудование и т. п. [5]. По мере усвоения учащимися научных основ содержания и формирования предметных и исследовательских умений возрастает доля их самостоятельной исследовательской работы и уменьшается прямое руководство ею со стороны преподавателя. Поэтому такие формы работы, как физический практикум и выполнение индивидуальных исследовательских проектов, включаются в план работы позже.

Наиболее эффективным при организации исследовательской деятельности является сочетание фронтальной и групповых форм организации учащихся. Именно на этапе работы в группах происходит освоение способа деятельности, который запланирован на данном занятии. По мере формирования исследовательских умений включаются индивидуальные исследовательские проекты.

Практика работы физико-математической школы показала, что учащиеся, прошедшие двухгодичную подготовку, поступая на профильные факультеты, успешно адаптируются к вузовской системе обучения и продолжают заниматься исследовательской работой. Зачастую, начиная заниматься исследованиями в лабораториях университета со школьной скамьи, студент продолжает их под руководством тех же преподавателей в качестве курсовых и дипломных проектов, магистерских диссертаций [6].

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

1. Савенков А. И. Психологические основы исследовательского подхода к обучению: учеб. пособие. М.: Ось-89, 2006. 480 с

2. Кукар У. Ю. Развитие исследовательских умений старшеклассников в учреждении дополнительного образования: автореф. дис. ... канд. пед. наук. Магнитогорск, 2010. 22 с.

3. Марков К. А., Лебедева О. В., Фаддеев М. А. Подготовка школьников на физическом факультете ННГУ к получению профессионального естественнонаучного образования // Нижегородское образование. 2010. № 4. С. 27-32.

4. Гребенев И. В., Лебедева О. В. Физический практикум в подготовке школьников в системе «школа - вуз» // Соврем. физ. практикум: материалы XI Междунар. учеб.-метод. конф. Минск: Издат. центр БГУ, 2010.С.275-276.

5. Веретенникова О. Н. Об исследовании в задачах на построение, решаемых методом геометрических мест точек // Мат. вестн. педвузов и ун-тов Волго-Вятского региона: период. межвуз. сб. науч.-метод. работ. Вып. 12. Киров: ВятГГУ, 2010. С. 234-239.

6. Опыт воспроизводства кадрового потенциала в области естественных наук на физическом факультете ННГУ: образовательный комплекс «школа - вуз - предприятие» / И. В. Гребенев, О. В. Лебедева, К. А. Марков, М. А. Фаддеев, В. Н. Чувильдеев // Развитие науч. потенциала Приволж. федеральн. округа: опыт высш. учеб. заведений: сб. ст. Вып. 6. Н. Новгород: Изд-во ННГУ им. Н. И. Лобачевского, 2010. С. 51-59.

ПРОБЛЕМНО-ОРИЕНТИРОВАННЫЙ ПОДХОД В ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКЕ БУДУЩИХ ИНЖЕНЕРОВ

PROBLEM-ORIENTED APPROACH IN THE PROFESSIONAL TRAINING OF FUTURE ENGINEERS

И. А. Крутова, А. Г. Валишева

В статье изложены сущность и условия применения проблемно-ориентированного подхода в обучении студентов инженерных направлений. Приведены примеры типовых профессиональных задач инженера в области машиностроения, решить которые можно с применением физических знаний.

I. A. Krutova, A. G. Valisheva

The article describes the essence and existence conditions of a problem-oriented approach in the education of students of engineering specialties. The article gives examples of typical professional problems of mechanical engineer, which can be solved with the use of physical knowledge.

Ключевые слова: инженерное образование, проблемно-ориентированный подход, типовые профессиональные задачи, обобщенный метод.

Keywords: the engineering education, the problem-oriented approach, standard professional tasks, the generalized method.