Введение к работе
Актуальность темы и с. следов' ания обусловлена происходящим в нашей стране реформированием системы образования. Одной из основных пркчин. вызвавших необходимость реформирования системы образования не только отечественной, чо и зарубежной школы,явилась социальная потребность обеспечить каждому индивиду общества возможность'непрерывного образования и самостоятельного получения и обновления знаний. Знания устаревают так стремительно, что для поддержания высокого профессионального уровня . каждый специалист, должен непрерывно их обновлять, заниматься самообразованием.
Современные зарубежные и российские исследователи, считают, что для создания условий, -позволяющих претворить идею непрерывного образования, современная школа должна дать каждому учащемуся качественное'фундаментальное образование' и научить его самостоятельно добывать знания.
К числу дисциплин, обеспечивающих' фундаментальное образование, -относятся физика и математика.
Математика давно- и прочно заняла подобающее ей место .в системе фундаментального образования и. в частности, в системе инженерного знания, являясь необходимы^ компонентом большинства научных и технических- теорий.' '
С физикой дело "обстоит иначе; Анализ современного состояния этого вопроса позволяет сделать вызод; что в ряде случаев физика фигурирует' в системе технического .образования только''как общеобразовательная дисциплина, очень "слабо связанная с последующими специальными-курсами. При этом многие' специальные технические дисциплины излагаются на эмпирической основе.без обращения к фундаментальным положениям физики.
На' усиление роли физики в системе фундаментального образования направлено -реформирование всей системы' отечественного физического образования. Важным, направлением, "реформирования физического образования явилось осуществление'дифференциации:. как профильной, так и уровневой. Профильная дифференциадая реализуется путем создания школ и классов с углубленным изучением тех .или иных предметов и созданием новых видов учебных заведений -лицеев,' гимназий, специализированных классов..Уровневая дифференциация предусматривает возможность свободного выбора учащимися
объема изучаемого материала (не ниже требования стандарта)-. В наг стоящее время около 15 общеобразовательных учреждений работают в условиях Профильной дифференциации.
В учебных заведениях естественно-научного и технического
профиля уровень физического образования повышается за счет изме
нения содержания и структуры базового курса физики и введения
в учебные планы этих образовательных учреждений специальных тех
нических курсов. .
Повышение содержательного научного уровня физического образования на начальном образовательном уровне - уровне средней школы,вызывает необходимость внесения изменений в содержание кур^ сов физики последующих образовательных уровней - уровней средней специальной и высшей школ.
Необходимость в повышении содержательного уровня физического образования (не .только в профилированных, но "и -в общеобразовательных'средних учебных заведениях) .наиболее, велика -для'раздела курса- физики "Теория 'электрических цепей". Действующие сегодня программы и учебники курсов физики, для обычных (не профилированных) школ, по ряду разделов не располагают достаточным конкретным, с точки зрения практической цэнности, политехническим материалом. Эта практика приводит^ к тому, что даже лучшие учащиеся общеобра-' зовательных, школ, изучив на уроках физики * основные законы элект-' рических цепей, не могут рассчитать простейшей электрической цепи, если она содеряит источники ЭДС в параллельных ветвях.
Учитывая, что сегодня в учебный процесс активно внедряются современные вычислительные средства, позволяющие решать' достаточно сложные задачи,при минимальных затратах .времени," а также .то, что в школьном курсе математики изучаются такие прогрессивные для теории электрических цепей вычислительные метода, как метод комплексных чисел, приходим к выводу о необходимости' изучения в рамках традиционного школьного курса физики кэкоторого'минимума высоко-формализованных методов расчета электрических цепей.
Анализ показал, что в профилированных средних учебных заведениях, имеющих.естественно-научный или технический профиль, возможности' для.повьпвения уровня преподавания теории электрических цепей значительно выше. В этих учебных 'заведениях на изучение курса физики выделяется большее количество учебных часов и. помимо базового курса физики, изучаются ряд специальных электротехни-. «геских дисциплин.
» 4 -
Для профилированных средних* учебных заведений сейчас интенсивно разрабатываются учебные* программы курсов физики и специальных технических курсов/ разрабатываются методики преподавания и концепции образования, отвечающие профилю этих учебных заведений.
Однако в разработанных для профилированных средних учебных заведений курсах физики, специальных технических курсах, методиках преподавания соответствующих им.дисциплин, а также в исследованиях по этой тематике, содержание раздела- "Теория электрических цепей" недостаточно оптимизирование, а изменения содержания этого раздела на уровне средней школы пока не нашли должного отражения в содержании курса физики высшей школы.
Существующая практика преподавания электродинамики не дает учащимся адекватных приемов и навыков практического применения теоретических знаний законов электрических цепей. Учащиеся, не овладев методами расчета ^электрических цепей, не могут эффективно применять'изученные законы в практической деятельности по решению задач.' Без практического применения материал раздела "Основы Teq-рии" электрических цепей в курсе физики усваивается' формально, без глубокого осмысления/ с низким уровнем физического восприятия.
Таким образом, а к т у а л ь н а с т-ь "и с "с л е д о в a -н и я на современном этапе обусловлена: .
-повышением роли физического .образования .-.на современном этапе развития общества, в связи с" необходимостью обеспечения фундаментального .характера образования, .и на этой основе создания условий для реализации'принципа непрерывного образования и самостоятельного получения и обновления знаний;
социальной потребностью в элементах образования, отражающих методологические достижения физики адекватно возрастным' и индивидуальным особенностям учащихся:
изменением содержания' физического образования, вызванным профильной и урбвневой дифференциацией отечественных'образовательных учреждений; , -
методической неопределенностью "перечня минимума знаний по разделу "Теория электрических цепей" в курсах физики учебных заведений разных- образовательных уровней г
недостаточной разработанностью методических комплексов по, использованию адекватного математического аппарата.для обучения теории электрических цепей в курсах физики учебных заведений различных образовательных уровней.
.- - 5 -
Обь е к т о„m -и с с^л е д о в а н и я является процесс обучения основам теории, "электрических цепей'в рамках курса физики учебных заведений различных образовательных уровней.
П р е д м е т и с с лед о в «а н и я составляет содержание; математический аппарат и методика изложения основ теории электрических цепей в рамках курса |йзики учебных заведений различных образовательных уровней.
-_ Це ль и Сой л е до в а н и я - соверщенствование содержания физического образования на основе повышения уровня формализации методов расчета электрических цепей и разработки методики введения электротехнических терминов на основе использования фундаментальных физических понятий."
М в'то ю л о г.и 4 8 с кой основой, исследования явились:
-философские, психологические и педагргичеокие концепции. познания, как общественно-исторического процесса (Бабанский Ю.К., Гальперин П. Н... -Извозчиков В.А.. Йантор И.М.. Леонтьев А.Н./Мещанский В.A., Сохор A.M., Талызина. Н.Ф:, Швыр'ев. В.С.) ,
- дидактические закономерности . учебного познания (Зорина
Л.Я.. Краевский В, В.. Лернер К.Я., Скаткин М.И.. Фридман Л.М.,
Шамова Т. И., Щукина Г. И.);
. -теоретический анализ проблемы'связи .теории с практикой в области социологии и педагогики, передовом педагогическом опыте и методической литературе:' '
'- системный подход в изучении педагогических явлений.
Ценной основой настоящего исследования явились работы известных методистов-физиков: _ Волковыского Р.Ю.., Каменецкого СЕ.'. Кондратьева А.С/Ланйной"И.Я.. Лаптева В.В., Пинского А.А.., Разумовского В. Г., Усовой А. В. "
В основу исследования положена гипо'т в за :. целенаправленное обучение основам теории* электрических цепей (ОТ.)Ц) в рамках курса физики учебных заведений различного образовательного уровня и в курсе электротехники^ профилированного среднего учебного заведения будет более успешным при организации эффективного практического применения учащимися теоретических знаний ОТЭЦ, для чего необходимо: '
- оптимизировать структуру этого раздела, повысив уровень ее
формализации путем дополнения современными" приемами преобразова
ния электрич^зких цепей и методам их расчета; .
"- 6-,.
- использовать специальную методику введения электротехнических терминов, основанную на формализованном подходе к раскрытию сути этих терминов.
В процессе исследования и проверки гипотезы нами решались следующие задачи:
-
Проанализировать современные подходы отечественных и зарубежных педагогов к выбору' методов 'расчета электрических цепей для совершенствования процесса обучения .основам теории' электрических цепей (ОТЭЦ) в курсе физики учебных заведений различных образовательных уровней и в курсе электротехники профилированных средних учебных заведений;
-
Обосновать целесообразность и возможность повышения уровня формализации структуры ОТЭЦ в курсе физики учебных заведений различного образовательного уровня, а также обоснование выбора оптимальной системы методов расчета электрических цепей для каждого образовательного уровня. (Оптимизировать содержание' раздела ОТЭЦ. в курсе-физики учебных заведений различных образова-, тельных уровней и в курсе электротехники технического лицея):
-
Проанализировать эффективность действующей методики введения электротехнических терминов в курсе физики учебных заведений различных образовательных уровней, и в курсе электротехники -профилированных средних учебных заведений. Обосновать необходимость и целесообразность разработки специальной методики введения электротехнических терминов;
-
Разработать специальную методику введения- электротехнических терминов при обучении основан теории электрических цепей в курсе физики средней школы и технического лицея, основанную на формализованном подходе к изложению сути этих терминов с позиций фундаментальной физики;
5.'Исследовать возможность и целесообразность применения компьютерных и программно-педагогических "средств в преподавании основ теории электрических" цепей;
-
Написать учебное и методическое пособия для преподавания электротехники в. техническом лицее,- а также учебно-методические рекомендации по методике введения технических понятий в практику преподавания основ тгории электрических цепей в курсе физики средней школы;
-
Исследовать вопрос о влиянии разработанных методик на качество знаний учащихся и уровень" их физического понимания.
.- 7 -
Научная, новизна* исследования. Б отличие от работ Калугина $.Е. и Салекова Й.К., в которых рассматривалась проблема применения физических понятий при анализе электрических цепей в техническом вузе и вопросы общей методики преподавания курсов физики и в частности электродинамики в гимназиях естественно-научного направления, з данной работе разработан комплексный подход к совершенствованию методики преподавания основ теории электрических цепей в разделе электродинамики курса физики:
основанный на формировании умения учащихся применять физические знания для преобразования и расчета электрических цепей через использование структурно-логического комплекса высокоформа-лизованных методов;
содержащий все необходимые этапы процесса анализа» преобразования и расчета электрических цепей.
- При этом впервые:
J. Обосновано и разработано- оптимальное соотношение мекяу содержанием и структурой раздела ОТЭЦ в курсах, физики .я электротехники специализированн'ого технйческоро лицея, и вуза:
-2. Разработана специальная методика введения электротехнических терминов при обучении основам теории электрических цепей в курсе физики средней школы и технического лицея, * основанная, на-формализованном подходе к изложению сути.этих терминов:
3. Разработана йг Обоснована, методика обучения приемам преобразования и расчета электрических -цепей на основе указанного формализованного подхода и применения компьютерных средств.
'Достоверность й.обоснованность результатов исследования обеспечивается:
всесторонним анализом проблемы' на основе физика-м&темати-ческой, психолого-педагогической и методической литературы:
диалектическим подходом к выявлению противоречий обучения и их разрешению при сочетаний теоретическиу и экспериментальных результатов исследования:
использованием -разнообразных методов исследования, адекватных поставленным- задачам;
репрезентативность» и полояителькши результатами педагогического эксперимента, проводившегося с 1990 по 1995 годы.
. Для решения поставленных задач 'использовались следующие, мет" оды исследования:
- анализ литературы по проблеме исследования;
-8 -..
наоладояйс и участие в учебном процессе по физике, математике-и олектротежике:
ретроспективный епрое учащихся, анкетирование, интервьюирование учителей, учащихся и их родителей;
педагогический эксперимент со статистической обработкой и анализом результатов.
Те о р е т>;..ч е с к о е . значение работы заключается в разработку путей оптимизации процесса обучения электродинамике в курсе физики учебных заведений различных образовательных уровней и в курсе электротехники технического лицея,на основе повышения степени формализации методов расчета электрических цепей, а также в разработке специальной методики введения электротехнических терминов, основанной на формализации. Все это обеспечивает повышение- уровня физического понимания- и выработку навыков практического исследования электрических,цепей.
Практическое значение работы заключается в том,'что сформулированные теоретические положения доведены до уровня конкретных ,методических -разработок, и рекомендаций по изложению теоретического материала и решению задач и использованы при создании учебного пособия по электротехнике для морского лицея. Составлены компьютерные программы, реализующие-возможности повышения 'качества знаний учащихся по электродинамике. Разработаны рекомендации по применению фирменных программных 'средств. Результаты исследования внедрены в практику работы Мурманского морского лицая" я Мурманской государственной академии рыбопромыслового флота.
А п р с б а-ц и я результатов 'исследования, теоретические, выводы работ» излагались на Серценовских чтениях (4-5 мая 1994 г., г. С-Петербург), на' научно-технических конференциях МГАРФ 61990 - 1994 гг.-, г.Мурманск). Результаты исследования использованы при написании учебного пособияпо электротехнике для морского лицея, а также положены в основу разработанных и читаемых лекций по основам теории электрических цепей в курсе физики мурманского морского, лиц^я. Мурманской морской академии. Мурманского педагогического института. "
На "' защит у выносятся следу ю.щ и е положения:
1, Повышение эффективности .. обучения электродинамике может быть обеспечено путем формирования умения учащихся применять фи-
зичеокие знания для преобразования и расчета электрических цепей на* основе использования структурно-логического комплекса высоко-формализованных методов, включающего
- систематизацию и упорядочение иерархической структуры при
емов преобразования и расчета электрических цепей, изучаемых в
курсе физики;
' - выбор .адекватного математаческого аппарата и вычислительных средств;
- алгоритмизацию приемов практического применения законов
электрических цепей и выбранных математических и вычислительных
средств;
2. Методика обучения учащихся современным высокоформализо-ванным приемам, преобразования и расчета электрических цепей основана на: . .
разработке оптимального соотношения, содержания и структуры соответствующих разделов курсов физики средней школы и вуза;
введении.электротехнических терминов и понятий при обучении основам теории электрических цепей на основе фундаментальных физических представлений;
- повышении уровня формализации* расчетных методов.
".Структура, и, объем диссертации.
Работа состоит, из введения, трех глав, заключения и библиографии, содержащей 164 источника (в том числе 11 на иностранных языках). Работа содержит 139 с. текста, 9 таблиц 37 рисунков.