Анализ результатов выполнения заданий интернет-экзамена по курсу общей физики

УДК 372.8:53 © А.Б. Дамбуева

Анализ результатов выполнения заданий интернет-экзамена по курсу общей физики

Приводится анализ результатов тестирования по общей физике студентов Бурятского государственного университета специальности «Химия». Рассматривается роль самостоятельной работы студентов при подготовке к интернет-экзамену.

Ключевые слова: интернет-экзамен, самостоятельная работа студентов, общая физика, тестирование.

А.В. ВатЬывга

The analysis of the results of performing the tasks of online examination in general physics

The article gives the analysis of testing in general physics in the Buryat State University, students of major «Chemistry». The role of students independent work is considered at training for the Internet examination.

Keywords: the Internet examination, students independent work, general physics, testing.

Курс общей физики в вузах предполагает изучение наиболее важных разделов классической физики.

В настоящее время в вузах происходит сокращение часов, выделенных на изучение физики. Необходимость поиска экономии учебного времени привела к широкому внедрению тестирования в практику работы преподавателя как одного из эффективных методов оперативного контроля за степенью усвоения изучаемого материала. В последние годы одной из важнейших форм мониторинга качества подготовки выпускников высшей школы является федеральный интернет-экзамен, проводимый по различным дисциплинам учебного плана. Одной из его особенностей является то, что его результаты играют большое значение при комплексной проверке специальностей, и он является одним из основных показателей качества при аттестации различных специальностей и аккредитации вуза в целом. Следующей его особенностью является то, что при выполнении заданий интернет-экзамена студенты должны показать знания по всем дидактическим единицам, поскольку после тестирования фиксируется количество правильно выполненных заданий в абсолютном и процентном соотношении к общему числу заданий, на которые даны ответы, а также количество освоенных дидактических единиц.

Основная задача преподавателя заключается в подготовке студентов к этому экзамену. В учебных планах по различным профилям соотношение аудиторной и самостоятельной работы в среднем составляет 0,45:0,55. В связи с этим возникает необходимость в более рациональном использовании отведенного на изучение курса физики объема учебного времени, и одним из направлений подготовки к тестированию становится организация эффективной самостоятельной работы студентов.

Курс общей физики преподается на 7 из 15 факультетов Бурятского государственного университета. Студенты нефизических специальностей изучают физику в течение одного-трех семестров.

Рис. 1

Экзаменационная работа состоит из 30 заданий, различающихся формой представления и являющихся заданиями с выбором ответа. Они достаточно информативны, но их недостаток заключается в том, что они направлены на проверку лишь одного-двух элементов знаний и умений и, следовательно, могут проверить усвоение студентами не всех видов деятельности. Такие задания позволяют отследить типичные ошибки, допускаемые студентами при ответах на подобные вопросы. Все задания составляются в соответствии с требованиями к обязательному минимуму содержания образовательной программы и проверяют усвоение наиболее важных физических понятий и законов.

Каждый вариант экзаменационной работы содержит вопросы по 7 дидактическим единицам: механика, молекулярная физика и термодинамика, электричество и магнетизм, колебания и волны, волновая и квантовая оптика, физика атома и квантовая физика, элементы ядерной физики и элементарных частиц [1].

На занятиях по решению задач студенты под руководством преподавателя знакомятся с демонстрационной версией проводимого экзамена по физике, разбирают вопросы и задачи прошлых лет.

Рассмотрим результаты выполнения студентами химического факультета специальности «Химия» Бурятского государственного университета отдельных заданий из различных дидактических единиц в 2010г. Каждая дидактическая единица содержит 4-6 заданий, представленных в различной форме. Практически во всех вариантах большинство заданий содержит разнообразные графики и рисунки. Кинематика и динамика точки и поступательного движения твердого тела освоена студентами на 75%, причем задания, связанные с анализом графиков различных видов механического движения, вызывают у них наибольшие затруднения. В качестве примера рассмотрим задания из разных вариантов, проверявших один и тот же элемент содержания курса общей физики, но представленных в различных формах. Верные ответы выделены подчеркиванием. Вариант 1: Материальная точка движется по окружности с постоянным тангенциальным ускорением. Если проекция тангенциального ускорения на направление скорости положительна, то величина нормального ускоре-ния:1) уменьшается; 2) увеличивается; 3) не изменяется. Вариант 2: Материальная точка М движется по окружности со скоростью V. На рисунке 1 показан график зависимости проекции скорости Ут от времени (т - единичный вектор положительного направления, Ут - проекция вектора V на это направление). При этом вектор полного ускорения на рис. 2 имеет направление: 1) 4; 2) 3; 3) 2; 4) 1.

Рис. 2

Оба задания проверяют один и тот же элемент содержания курса общей физики: определение ускорения тела при криволинейном движении. Но в задании варианта 1 достаточно знания формулы и использования ее в стандартных условиях - необходимы знания и умения на ре-

продуктивном уровне, а в задании варианта 2 необходимо знание графической интерпретации равнозамедленного движения. Представление задачи в виде графика снизило процент ее выполнения с 80 до 53%. Несколько хуже освоены динамические параметры и динамика вращательного движения. Возможно, это связано с тем, что данный материал не встречался в курсе школьной физики.

Представления о законах сохранения в механике и элементах специальной теории относительности освоены на 80%. При выполнении заданий из молекулярной физики и термодинамики на определение средней кинетической энергии, энтропии, работы при различных процессах, применение законов термодинамики студенты показали высокий уровень освоения материала. Проблемы возникли при решении задач на распределения Максвелла и Больцмана.

По электричеству и магнетизму студенты успешно справились с заданиями на использование теоремы Гаусса для электростатического поля в вакууме, формулы связи напряженности и потенциала, а также знание закона Ома в дифференциальной форме. Так, с заданием, подобному примеру 12, справляется в среднем 90% студентов.

Пример 12: На рисунке представлена зависимость плотности тока ], протекающего в проводниках 1 и 2, от напряженности электрического поля Е.

1 1 1 1 1 1

1 і і X

/ 1 ^ 1 . 2

1 1 1

2 4 6 8 Е, усл.ед.

Отношение удельных проводимостей этих элементов равно: 1) 1/2; 2) 2; 3) 1/4; 4) 4.

Значительно хуже освоены студентами следующие элементы: магнитные поля системы токов, свойства электрических и магнитных полей, уравнения Максвелла. При решении задач на определение индукции результирующего поля, созданного двумя проводниками, основные трудности возникли при определении направления складываемых векторов.

При решении заданий на колебания и волны все студенты справились с задачей на сложение гармонических колебаний. Низкий процент выполнения показали студенты при решении зада-

чи на определение циклической частоты по известным зависимостям от времени координаты и ускорения материальной точки, колеблющейся по гармоническому закону, представленной в виде рисунка. Попытка выразить скорость распространения волны по уравнению плоской синусоидальной волны, распространяющейся вдоль оси X, увенчалась успехом у 40% студентов. Наиболее сложной задачей оказалась задача на определение направления вектора плотности потока энергии электромагнитного поля по известной ориентации векторов напряженностей электрического и магнитного полей. С ней справилось 36% студентов.

У большинства студентов по квантовой оптике вызвала затруднения задача на эффект Комптона [2, с. 60]. На наш взгляд, это связано с тем, что студенты имеют слабую математическую подготовку, а вывод формулы Комптона довольно сложен. Также у студентов вызывает непонимание причина увеличения длины волны рентгеновских лучей при их рассеянии веществом. Анализ решений студентов также показал, что они не могут записать закон сохранения импульса для столкновения фотона с электроном, в то время как при решении задач на законы сохранения в механике они подобных затруднений не испытывают. По квантовой физике почти 70% студентов назвали сложной задачу на нахождение вероятности обнаружения электрона на участке (а, Ь) одномерного потенциального ящика с бесконечно высокими стенками. Для экономии времени на тестировании студентам предложено использовать при решении такой задачи графический способ решения, так как аналитический способ решения связан с нахождением интеграла квадрата модуля волновой функции [3, с. 265], что связано с математическими преобразованиями, непосильными для некоторой категории студентов.

Безусловно, для получения высоких результатов тестирования необходимо научить студентов осмысленно самостоятельно работать с учебным материалом, с научной информацией. Для этого необходимо обеспечить студентов методическими материалами. В связи с этим коллективом кафедры общей физики подготовлены учебные пособия и электронные учебники для самостоятельной работы студентов по всем разделам курса общей физики, пособие для подготовки к интернет-экзамену по физике.

В пособиях дается систематическое изложение основных фундаментальных понятий и закономерностей, приводятся задачи и вопросы

для самоконтроля усвоения студентами учебного материала по темам, примеры решения типовых задач.

С развитием компьютерной техники происходит внедрение в учебный процесс инновационных технологий организации самостоятельной работы студентов. Одним из положительных моментов таких технологий являются оперативная проверка, оценка и корректировка программы самостоятельной работы. В электронных учебниках в системе Moodle преподавателями кафедры общей физики подготовлены тестовые задания по механике, электричеству и магнетизму, атомной физике. Тестирование помогает преподавателю выявить структуру знаний студентов и на этой основе корректировать методические подходы, индивидуализировать процесс обучения. Весьма эффективно использование тестов и при самостоятельной работе студентов. В этом случае студент сам проверяет свои знания.

Наш опыт показывает, что подготовка к интернет-экзамену посредством организации самостоятельной работы студентов оказывает положительное влияние на учебно-познавательную деятельность.

Таким образом, результаты выполнения студентами экзаменационной работы определяются в основном соответствием уровня их подготовки требованиям государственных образовательных стандартов и зависят от сложившейся практики обучения, умения студентов самостоятельно применять полученные знания, особенностей контрольных измерительных материалов, психологического настроя и других не менее важных причин.

Анализ результатов тестирования по физике показал, что использованные контрольноизмерительные материалы позволяют получить объективные данные о качестве освоения студентами основных тем курса общей физики, о степени сформированности у них умения решать различного типа задачи.

Литература

1. Требования ГОС к обязательному минимуму содержания основной образовательной программы.

2. Баинова А.Б., Халтанова В.М. Пособие для подготовки к интернет-экзамену по физике. - Улан-Удэ: Изд-во Бурят. гос. ун-та, 2009. - 120 с.

3. Гладской В.М., Самойленко П.И. Сборник задач с решениями. - М.: Дрофа, 2002. - 287 с.

Дамбуева Альбина Борисовна, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры общей физики, Бурятский государственный университет. 670000, Россия, Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а, тел. (3012) 211300; e-mail: abain76@list.ru

Dambueva Albina Borisovna, candidate of physical and mathematical sciences, associate professor, department of general physics, Buryat State University, 670000, Ulan-Ude, Smolin str., 24a

УДК 378:53 © А.Б. Дамбуева

Формирование исследовательской компетентности будущих физиков

Изучены проблемы формирования исследовательской компетентности будущих физиков. Представлена структура исследовательской компетентности, выделены уровни ее формирования, а также факторы и условия, необходимые для успешной исследовательской деятельности.

Ключевые слова: исследовательская компетентность, целеполагание, исследовательские умения.

A.B. Dambueva

Formation of research competence of future physicists

The problems of formation the research competence of future physicists have been studied. The structure of research competence has been presented, the levels of its formations as well as the factors and conditions necessary for successful research have been determined.

Keywords: research competence, targeting, research skills.

На современном этапе развития общества возникла необходимость реформирования отечественной системы профессиональной подготовки специалистов. Выпускник высшей школы должен обладать такими качествами, как ответственность, умение анализировать, исследовать, способность творчески мыслить, академическая и социальная мобильность, готовность к самообразованию и самосовершенствованию.

В официальном документе «Модель образования 2020» одним из условий развития высшего профессионального образования является вовлеченность студентов и преподавателей в фундаментальные исследования, что позволит сохранить известные в мире российские научные школы и вырастить новое поколение исследователей. В связи с этим значимым становится обучение способам добывания и переработки научной информации путем самостоятельной исследовательской практики. Поэтому одним из направлений подготовки будущих физиков в вузе является формирование их исследовательской компетентности.

Проблема формирования исследовательской компетентности будущего педагога исследуется в общей (Э.Ф. Зеер, В.Д. Шадриков и др.) и педагогический профессиологии (В.И. Загвязин-ский, В.В. Краевский и др.), в частности, при изучении формирования профессионально значимых качеств студента (Н.А. Аминов, С.П. Грушевский, Л.И. Федорова и др.), его мотивационной сферы и интеллектуальных способно-

стей (Ж. Пиаже, В.А. Крутецкий, В.И. Ковалев и др.), ориентированности на саморазвитие (К.Я. Вазина, Н.Н. Кочетова, Л.Н. Куликова и др.).

В психолого-педагогической литературе выделяют различные подходы к изучению понятия «исследовательская компетентность».

С позиций системного подхода данное понятие рассматривается как «составляющая профессиональной компетентности» (В.А. Адольф, В.А. Голубь, А.А. Деркач, В.С. Лазарев и др.), «неотъемлемый компонент общей и профессиональной образованности» (Б.С. Гершунский,

В.В. Лаптев и др.).

Большинство педагогов и психологов придерживается знаниевого подхода (Введенский

В.Н., Т.А. Воронова, Э.Ф. Зеер, Т.А. Смолина, М.А. Данилов, М.А. Чошанов и др.) и считает, что исследовательская компетентность - это совокупность знаний и умений, необходимых для осуществления исследовательской деятельности.

С позиции процессуального подхода (А.В. Хуторской) исследовательская компетентность рассматривается как обладание человеком соответствующей исследовательской компетенцией, под которой следует понимать знания как результат познавательной деятельности человека в определенной области науки; методы, методики исследования, которыми он должен овладеть, чтобы осуществить исследовательскую деятельность, а также мотивацию и позицию исследователя, его ценностные ориентации [1].