Межпредметные связи физики и электротехники как дидактическое условие повышения качества знаний будущих учителей физики и технологии

Семинар 10. Методика обучения решении экспериментальных задач

Основные вопросы

1. Определение экспериментальных задач.

2. Основные виды экспериментальных задач.

3. Способы решения экспериментальных задач.

4. Структура процесса решения задач.

5. Структура экспериментальных умений и методика их формирования в процессе решения задач.

6. Деятельность учителя по формированию у учащихся умения решать задачи.

Задания:

1. Подобрать систему экспериментальных задач различных видов.

2. Решить отобранные задачи.

3. Определить роль эксперимента в каждой из них.

4. Проанализировать наличие экспериментальных задач и их содержание в упражнениях учебника физики для 6-го класса.

Семинар 11. Методика обучения решению графических задач

Основные вопросы

1. Определение графических задач, их виды.

2. Способы решения графических задач. Использование номограмм при решении физических задач.

3. Структура процесса решения графических задач.

4. Деятельность учителя по формированию у учащихся умения решать задачи.

Задания:

1. Выполнить анализ сборника задач для учащихся по определению в нем места и содержания графических задач.

2. Выделить структуру и содержание графического умения.

3. Подобрать графические задачи различных видов и на примере их решения выделить структуру деятельности учителя по формированию у учащихся графического умения.

Семинар 12. Методика обучения решению логических задач

Основные вопросы

1. Определение логических задач.

2. Структура логических задач.

Статья поступила в редакцию 11.12.07.

3. Виды логических задач, их классификация.

4. Способы решения логических задач.

5. Методика обучения учащихся решению логических задач.

Задания:

1. Определить структуру логического способа решения физических задач.

2. Осуществить анализ логических задач упражнений учебника физики для 6-го класса.

3. Отобрать из них задачи различных видов, дать их решение.

Семинар 13. Методика обучения решению задач межпредметного содержания

Основные вопросы

1. Различные подходы к определению задач межпредметного содержания.

2. Функции задач межпредметного содержания.

3. Виды задач.

4. Методика решения задач межпредметного содержания.

Задания:

1. На примере решения одной из задач межпредметного содержания показать особенности решения данных задач.

2. Составить 2-3 задачи межпредметного содержания.

В заключении следует подчеркнуть, что семинарские занятия формируют у студентов такие общеучебные умения, как умения самостоятельно работать (составлять план, отбирать информацию, готовить иллюстративный материал, строить доказательные выступления), слушать, анализировать ответы товарищей, вести краткий конспект и т.д. Воспитательные возможности семинарских занятий повышаются при условии не только четкой постановки цели и задач, но и коллективного подведения итогов, обсуждения результативности занятия. Помимо всего прочего, семинарские занятия способствуют развитию коммуникативных, организаторских свойств личности и формируют у учащихся навыки диалогической речи.

УДК 377.5.02:372.8

Д.Д. Дондоков, д-р пед. наук, проф. БГУ, г. Улан-Удэ

МЕЖПРЕДМЕТНЫЕ СВЯЗИ ФИЗИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ КАК УСЛОВИЕ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ЗНАНИЙ БУДУЩИХ УЧИТЕЛЕЙ ФИЗИКИ И ТЕХНОЛОГИИ

В работе автор выделяет характерную особенность современного научного познания, которая проявляется в усилении интеграционных процессов. Задачи синтеза научного знания приводят к необходимости перехода от изучения совокупности частных явлений к рассмотрению обобщающих концепций и принципов, законов, теорий, научной картины мира. Все это посредством межпредметных связей отражается и в процессе обучения.

Ключевые слова: связи, межпредметные связи, метод, эксперимент, формирование, электротехнологии

Отечественные дидакты (С.И. Архангельский, нений, обусловленных интеграционными процессами

П.Р. Атутов, Ю.К. Бабанский, А.А. Вербицкий, в науке и технике. В условиях предметной системы

И.Д. Зверев, Н.В. Кузьмина, А.Г. Молибог, М.Н. Скат- обучения дидактическим эквивалентом интеграцион-

кин, А.В. Усова и др.) основное направление постав- ных процессов являются межпредметные связи.

ленной задачи связывают с внесением в содержание и Наши исследования в этой области на примере меж-

методы высшего образования фундаментальных изме- предметных знаний между физикой и электротехни-

13854722

кой в условиях подготовки учителей физики и технологии в вузе позволяют сделать следующие основные выводы.

1. В историческом плане формирование электротехники как науки и учебной дисциплины рассматривается как результат развития физических знаний в области практического применения электрических и магнитных явлений. Содержание научного знания, фундаментальные идеи и методы исследования являются общими как для физики, так и для электротехники.

Глубокие содержательные связи физики с электротехникой позволяют с наибольшей отдачей осуществлять межпредметные связи в процессе обучения электротехнике. Структура и содержание научных знаний электротехники основаны на законах, фактах и понятиях физики, поэтому обучение электротехнике в условиях межпредметных связей с физикой является одним из основных дидактических условий повышения качества знаний студентов.

2. Системообразующая функция межпредметных связей ведет к развитию научных знаний на более высоком теоретическом уровне. Главной задачей электротехники как науки, является познание законов и принципов получения, передачи и применения электрической энергии. Познание этой комплексной образовательной задачи требует отражения в содержании и методах обучения электротехники объективно существующих межнаучных связей и связей соответствующих наук с производством.

Формирование электротехнических научных знаний, основополагающих научно-технических и технологических понятий, теоретических методов исследования должно осуществляться на лекциях в процессе реализации межпредметных связей на методологическом и теоретическом уровнях.

Исследована концепция неразрывной связи учебной дисциплины «электротехника» с энергетической наукой; определены методические подходы при изучении современных проблем электроэнергетики: поиск и освоение возобновляемых источников энергии; решение экологических проблем производства электрической энергии; разработка и внедрение ресурсосберегающих технологий и т. д. Таким образом, изучение электротехники в условиях межпредметной связи с физикой наиболее полно раскрывает связь электротехники как науки с современными проблемами практики, что способствует расширению научного мировоззрения сгу-дентов, повышению уровня их научных знаний.

3. Межпредметные связи физики и электротехники как дидактическое условие повышения качества знаний будущих учителей физики и технологии обеспечивают согласованность и координацию рабочих программ по физике и электротехникие; исключают дублирование учебного материала; обеспечивают единство интерпретации общих понятий, законов и теорий; используют умения, полученные студентами при изучении физики и электротехники; способствуют формированию у студентов обобщенных подходов к усвоению основных структурных элементов знаний (научных фактов, понятий, законов, теорий) и реализации этих подходов в их самостоятельной познавательной деятельности.

Формированию у будущих учителей физики и технологии комплексных межпредметных знаний способствует выполнение ими дипломного проекта экспериментально-исследовательского характера, основанного на изготовлении опытного образца технического объекта на актуальную тему.

4. Одним из эффективных методов развития интегративных взаимодействий физики и электротехники является реализация на занятиях электротехники дидактических возможностей физического эксперимен-

та. Общность методов исследования этих предметов (наблюдение, эксперимент, моделирование) позволяет успешно использовать методы физического эксперимента для постановки лекционного эксперимента по электротехнике. Демонстрационный эксперимент позволяет повысить научный уровень изучения курса электротехники, активизирует познавательную способность обучаемых, повышает интерес к предмету. Преемственность демонстрационного эксперимента в лабораторном практикуме достигается подбором содержания и структуры изучаемых тем и универсальностью методов электрических измерений, широко используемых в электротехнике. На этапе лабораторного эксперимента у студента формируются умения структурировать свою деятельность, устанавливать связи и отношения между элементами этой структуры. Подготовка и планирование эксперимента в условиях самостоятельности или консультативной поддержке преподавателем стимулирует к самостоятельной экспериментально-исследовательской деятельности и ответственности за свою познавательную деятельность.

5. Реализация дидактической системы межпредметных связей играет важную роль в совершенствовании методики учебной деятельности студентов, она позволяет сменить приоритет с усвоения готовых знаний на самостоятельную активную познавательную деятельность с учетом необходимости формировать современный интегративный стиль мышления. Осуществление межпредметных связей в учебном процессе создает важные условия для активизации познавательной деятельности студентов, которые способствуют вооружению их общими методами познания и формированию у студентов обобщенных подходов к усвоению основных структурных элементов знаний. Одним из аспектов организации интегративной познавательной деятельности студентов при обучении электротехнике является самостоятельное установление связей и отношений изучаемых технических объектов, определение научных основ их функционирования и соотнесение структуры технических объектов с технологическими операциями, которые осуществляются в связи с производственными назначениями.

6. Для эффективного формирования творческих технических способностей, диалектического мышления при изучении электротехники в условиях межпредметной связи с физикой целесообразно использовать методику, ориентированную на реализацию единого подхода к формированию фундаментальных понятий, общих для физики и электротехники. В формировании творческого мышления наиболее эффективными методами оказались: метод проб и ошибок, метод психологической активизации творчества, метод аналогии, метод контрольных вопросов, алгоритмы решения изобретательских задач (АРИЗ). В структуре технического мышления выделяют следующие логические операции: анализ, синтез, сравнение, обобщение, установление причинно-следственных связей при изучении теоретических вопросов физики, описывающих принцип действия устройств электротехнологии, решений творческих конструкторско-технических задач в системе НИРС, УИРС, курсовых и дипломных работ.

7. Умение выполнять интегративную деятельность рассматривается нами как один из ведущих компонентов содержательного профессионального творчества будущих учителей физики и технологии. Изучение основ электротехнологии в курсе электротехники, имеющей интегративный характер, способствует развитию технического творчества студентов, получению целостного знания в области преобразовательной деятельности человека, обеспечению связей образовательного процесса с производительным трудом.

Электротехника как наука, техника и технология является интегративной по своей сути, она дает возможность осуществлять обучение в условиях синтеза знаний и методов исследования физики, математики, химии и биологии, применяемых для решения прикладных задач.

Интегративная область электротехнологии, изучаемая в курсе электротехники, определяется научно-технической направленностью ее содержания. Организация научно-исследовательской работы интегративного характера создает условия для получения более глубоких и действенных профессиональных знаний у будущих учителей физики и технологии.

8. Особую роль в развитии технического творчества и повышении качества знаний студентов играет проектная деятельность студентов. Педагогический эксперимент, проведенный нами в течение длительного времени, позволил рассматривать результаты учебной деятельности в различных направлениях образовательного процесса и делать следующие выводы: 1) образовательный процесс, осуществляемый в учебных, производственных проектах интегративного содержания, формирует у студентов системные знания по электротехнике, раскрывает их прикладной аспект, ориентирует полученные знания на преобразующую деятельность, обеспечивает повышение образовательной активности студентов и возможностей реализации своих знаний на практике, стимулирует развитие творческих, исследовательских, изобретательских способностей обучаемых; 2) метод проектов служит эффективным средством изучения перспективной электротехнологии, способствует познанию современных производственных технологий; 3) выполнение технического проекта обычно требует знаний межпредметного содержания, что способствует познавательных умений и навыков.

9. Творческой основой организации проектной деятельности послужили научно-технические исследования автора по внедрению его изобретений в производственный процесс. При выполнении этих исследований активное участие принимали студенты, у которых была сформирована система умений и навыков экспериментальной проектной работы производственного характера. Осуществление связей образовательного процесса с производительным трудом способствует развитию у студентов чувства ответственности, познавательной самостоятельности. Развитые системы познавательных умений становятся основой при решении задач технического моделирования приборов и устройств, выполнения творческих проектов учебного и производственного назначений.

Результативность проектной деятельности подтверждена техническими разработками студентов, часть которых экспонировалась на выставке технического творчества студентов вузов г. Улан-Удэ. Действующие модели устройств электротехнологии (электрофильтр, источник высокого напряжения, модель генератора элек-трозаряженных аэрозолей, прибор массового заряда и др.) успешно используются в учебных демонстрационных экспериментах. Изобретения автора (А.С. №604548 и №1207506) внедрялись в производство со значительными экономическими эффектами, результаты этих исследований публиковались в виде научных отчетов и статей. Соавторами отдельных статей стали студенты.

10. В практике педагогического эксперимента впервые использован метод активного планирования эксперимента, который является выражением кибернетического подхода к результатам исследований. На основании этого метода и критериев математической статистики

Статья поступила в редакцию 13.12.07.

дана оценка адекватности исследуемого процесса при испытании результатов технического проекта. Экспериментальное изучение электротехнологических процессов, обычно зависящих от многих факторов, наиболее эффективно проводится на основе применения теории активного планирования эксперимента. Проектирование как метод обучения характеризуется его результатами, следовательно, активное планирование имеет перспективу его применения в педагогическом эксперименте.

Педагогический эксперимент подтверждает, что знание современных прогрессивных методов проведения эксперимента и обработка опытных данных является одним из направлений повышения качества знаний студентов.

11. Результаты педагогического эксперимента показывают возможность значительного повышения качества знаний студентов в результате внедрения в образовательный процесс комплекса учебно-методического обеспечения, способствующего организации процесса обучения электротехнике в условиях межпредметной связи с физикой. Разработанное автором учебное пособие «Электротехника», получившее гриф УМО, отражает дидактическую модель методики преподавания электротехники. Интегративная направленность содержания учебного пособия является важным аспектом для организации познавательной деятельности студентов на уровне межпредметных связей и наиболее полной реализации преимуществ этих связей в обучении. В данном пособии введена глава «Электротехнология» для технологической подготовки студентов, что отражает важную новизну его в сравнении с существующими учебниками общей электротехники.

В учебно-методическом комплексе одно из основных мест в повышении эффективности учебного процесса занимают методические руководства и рекомендации для самостоятельной работы студентов в условиях межпредметных связей.

12. Результаты педагогического эксперимента достаточно убедительно показывают эффективность разработанной методики обучения электротехнике, осуществляемой в условиях межпредметных связей. Динамика роста показателей качества знаний соответствует этапам совершенствования методики обучения. Для оценки эффективности метода обучения мы исходили из количественных и качественных показателей усвоения знаний и умений студентами. Эффективность внедрения разработанной методики можно представить по повышению качества знаний, определяемыми усредненными показателями качества успеваемости по годам и значениями средних баллов. До внедрения разработанной методики эти показатели были соответственно равными 67,9% и 3,77, а после внедрения — 98,95% и 4,45. Достоверность полученных результатов подтверждается на основе критериев математической статистики, используемых при обработке опытных данных.

Проведенное исследование подтвердило выдвинутую гипотезу, дало возможность достаточно эффективно реализовать поставленные задачи. Вместе с тем, в результате исследования можно выделить, на наш взгляд, ряд актуальных проблем, требующих дальнейшего исследования. Одним из них является использование новых информационных технологий в лабораторном и демонстрационном эксперименте, а также организация познавательной деятельности студентов в условиях межпредметных связей не только с физикой, но и другими общетехническими дисциплинами.