CC BY
268
Иванов А.Ф., Горелов С.Е., Логунова Э.В. Использование инновационных технологий в преподавании физики // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2015. - №1(1) апрель-июнь. - URL http://e-joumal.omgau.ru/index.php/2015-god/1/16-statya/63-00015
УДК 372.8
Иванов Анатолий Фёдорович
Кандидат сельскохозяйственных наук., доцент ФГБОУВПО ОмГАУим. П.А.Столыпина, г. Омск af. ivanov@omgau.org
Горелов Сергей Егорович
Кандидат биологических наук, доцент
ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А.Столыпина, г. Омск
se.gorelov@omgau.org
Логунова Элла Васильевна
Старший преподаватель
ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А.Столыпина, г. Омск ev.logunova@omgau.org
Использование инновационных технологий в преподавании физики
Аннотация: В статье рассматривается использование технологии блочно-модульного и личностно-ориентированного обучения в преподавании физики с целью совершенствования образовательного процесса.
Ключевые слова: образование, инновации, блочно-модульное обучение, рейтинговая оценка знаний.
Введение. Инновационные технологии представляют собой способ реализации содержания обучения, представляющего собой систему форм, методов и средств обучения, обеспечивающий наиболее эффективное достижение поставленных целей. Выбор технологий обучения связан со спецификой содержания обучения, уровнем развития и подготовленности студентов, количеством обучающихся, уровнем оснащённости учебного процесса.
Основное стратегическое направление развития системы образования заключается в решении проблемы личностно-ориентированного образования, в котором личность обучающегося была бы в центре внимания педагога. В условиях такого обучения
преподаватель выступает в роли организатора активной познавательной деятельности студентов, являясь компетентным консультантом и помощником.
Нельзя рассчитывать на успех, если педагог активно преподает, а обучающийся не участвует в процессе усвоения знаний. Преподаватель должен смоделировать содержание учебной дисциплины на весь период обучения, наметить цели, отобрать важнейшие теоретические сведения, предусмотреть применение дидактических средств обучения, спрогнозировать результаты обучения и продумать способы их достижения. Процесс обучения протекает более эффективно, когда он умело управляется преподавателем.
Одним из таких направлений развития системы образования является модульная технология обучения, которая предусматривает участие обучающегося в учебном процессе, четкость и определенную направленность его действий, эффективность усвоения учебного материала, его познавательную активность, самоконтроль и на его основе корректировку своей деятельности.
Разработанный подход к организации обучения физике используется в ОмГАУ уже в течение нескольких лет, где была создана и апробирована методика блочно-модульного обучения физике в условиях личностно-ориентированного подхода. В ее основе лежит использование следующего комплекса педагогических приемов:
- поблочное планирование учебного материала;
- единая схема рассмотрения теоретических основ предмета;
- использование методических пособий и обобщающих таблиц;
- использование открытых контрольных материалов;
- выбор двух видов контроля (коллоквиума и тестирования);
- открытый доступ студентов к справочной литературе, как при проведении занятий, так и при проведении устных и письменных опросов;
- учет психофизиологических особенностей личности.
Цель применения модульной технологии - повышение заинтересованности студентов в изучении дисциплины, повышение качества знаний и эффективности образовательного процесса, а также развитие самостоятельности при выполнении заданий.
Задачи, способствующие достижению данной цели:
- подобрать учебный материал (в соответствии с образовательной программой) и методы его подачи, позволяющие развивать творческий уровень осмысления материала;
- максимально приблизить содержание учебных занятий к интересам и потребностям личности;
- использовать способы и приёмы, педагогических техник и средств, способствующих свободному раскрытию творческого потенциала студентов;
- разработать поэтапную систему контроля знаний умений и навыков;
- производить корректировку знаний умений и навыков студентов.
Принцип модульности, заключающийся в дроблении учебного материала дисциплины на модули - определенные дозы, дидактические единицы (ДЕ), с конкретными четко определенными целями, задачами и формами контроля создает условия направленности обучения на конечный результат.
Объекты и методы. Рабочие программы дисциплин строятся с учетом следующих принципов:
1. Разделы программы курса физики делятся на отдельные блоки (семестры). Блоки делятся на модули (таблица 1) - дидактические единицы (ДЕ), т.е. семестровая программа по дисциплине разбита на три - четыре модуля (ДЕ).
2. Каждый модуль имеет учебные элементы (компоненты).
3. Модуль предусматривает интенсивную самостоятельную работу студентов, т.е. максимальную индивидуализацию продвижения студентов в учебе (в пределах модуля).
Для всех направлений подготовки дидактические единицы формируются в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта (ФГОС 3-го поколения) к уровню подготовки студентов и в соответствии с учебно-методическим комплексом (УМК).
Весь учебный материал (т.е. семестровая программа по дисциплине), разбит на модули , что удобно не только для преподавателя, но и для организации учебного процесса. Каждый модуль изучается в течение определенного времени. Учебный материал модуля изучается на лекциях (или самостоятельно), на практических и семинарских занятиях, при выполнении лабораторных работ и индивидуальных заданий, при подготовке к коллоквиумам и контрольным работам. Каждый модуль заканчивается тестом или коллоквиумом. По итогам проводится коррекционные консультации, на которых повторно прорабатываются вопросы, вызвавшие затруднения.
Содержание обучения представляется в законченных самостоятельных информационных блоках, усвоение его происходит в соответствии с целью обучения, цель формируется для студента и содержит в себе указание не только на объем изучаемого материала, но и на уровень его усвоения. Кроме того, каждый студент, работая индивидуально в границах модуля, получает от преподавателя консультации, советы.
Учебный модуль представляет собой логически завершенную цепочку (ДЕ) -законченный раздел курса. Модульное обучение предполагает изменение форм общения преподавателя со студентами; он общается с ними как посредством модулей, так и с каждым студентом индивидуально.
Таблица 1
Основные разделы физики, подлежащие контролю (дидактические единицы учебного материала)
№ п/п Наименование модуля (дидактической единицы дисциплины) Наименование темы задания
1. Физические основы классической механики. 1.1. Кинематика и динамика материальной точки.
1.2. Твёрдое тело как система частиц. Динамика твёрдого тела.
1.3. Работа, энергия, мощность.
1.4. Законы сохранения в механике.
2 Молекулярная физика и термодинамика. 2.1. Термодинамические системы. Идеальный газ. Газовые законы. Уравнение Менделеева - Клапейрона.
2.2. Физические основы молекулярно-кинетической теории. Основное уравнение МКТ. Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул идеального газа.
2.3. Основы термодинамики. Внутренняя энергия. Теплота. Способы передачи теплоты. Первый закон термодинамики и его применение к различным изопроцессам.
2.4. Второе начало термодинамики. Обратимые и необратимые процессы. Круговые процессы. Принцип действия тепловой и холодильной машины. Энтропия.
3 Электричество и магнетизм. 3.1. Электрический заряд, его свойства. Закон Кулона. Электрическое поле. Основные характеристики электростатического поля - напряжённость и потенциал.
3.2. Постоянный электрический ток. Законы Ома и Джоуля-Ленца. Правила Кирхгофа.
3.3. Магнитное поле в вакууме. Магнитное взаимодействие токов. Закон Ампера. Сила Лоренца.
3.4. Магнитное поле постоянных токов. Напряжённость магнитного поля. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитный поток.
3.5. Явление электромагнитной индукции. Самоиндукция.
4 Колебания и волны. 4.1. Механические колебания. Гармонические колебания. Основные характеристики колебательного движения. Маятники.
4.2. Волны. Образование волн. Продольные и поперечные волны. Уравнение волны. Плоская электромагнитная волна.
5 Оптика. 5.1. Законы геометрической оптики.
5.2. Элементы волновой теории света. Интерференция света. Дифракция света. Дифракция света от одной щели. Дифракционная решётка.
5.3. Квантовая природа излучения. Фотоэффект.
6 Атом, ядро. 6.1. Строение атома. Постулаты Бора.
6.2. Строение и свойства атомных ядер. Протоны и нейтроны. Изотопы. Радиоактивность. Ядерные реакции.
Модуль помогает студентам, пропустившим занятия, изучать учебный материал модуля без вмешательства преподавателя. Каждый студент работает большую часть времени самостоятельно, учится планированию, организации, контролю и оценке своей деятельности. Каждый может определить уровень своих знаний, увидеть пробелы в знаниях и умениях.
Преподаватель может безболезненно перейти на рейтинговую систему оценивания своей деятельности и деятельности студентов, т.к. это уже заложено в модуле. В журнале преподавателя имеются оценочные колонки по каждому элементу модуля, что позволяет отследить способности каждого студента и на основании этого предлагать им задания разной степени сложности. Данная технология позволяет преподавателю индивидуализировать работу с отдельными студентами путем консультирования каждого из них, дозирования персональной помощи.
Начиная работу с новым модулем, можно проводить входной контроль знаний и умений студентов, чтобы иметь информацию об уровне их готовности к работе.
По завершению работы с модулем осуществляется выходной контроль. Для успешной работы с модулем содержание должно быть представлено таким образом, чтобы студенты эффективно его усваивали. Для осуществления выходного контроля по каждому модулю разработаны тесты (контрольно-измерительные материалы, сокращённо - КИМы) для всех направлений подготовки в соответствии с УМК.
Выполнение тестовых заданий становится индивидуальной творческой работой каждого студента. Индивидуальный или личностно-ориентированный подход при использовании тестов проявляется:
• в использовании разных вариантов однотипных тестов;
• в применении тестовых заданий разной степени сложности и трудности;
• в дифференцированном инструктировании студентов при выполнении тестовых
заданий;
• в корректировании доступности тестовых заданий по одному модулю для студентов с
разным уровнем общего развития и предшествующего обучения.
Тестовые задания могут использоваться не только для выходного контроля блочно-модульного обучения, но и для итогового контроля по дисциплине.
Таким образом, принцип построения учебного процесса, с применением элементов блочно-модульного обучения, отбор форм и методов работы базируются на использовании дифференцированного подхода, что заметно улучшает качество усвоения материала, повышает заинтересованность студентов в получении практических навыков и, пожалуй, заинтересованность в дальнейшем совершенствовании своих знаний и практических умений.
Выбор форм и методов изучения модуля в технологии блочно-модульного обучения зависит от целей, от содержания поставленных вопросов. При этом на преподавателя возлагается очень ответственная функция - определить эффективность достижения студентом конечной цели обучения на каждом его этапе и внести соответствующие коррективы. Для этого в блочно-модульной системе можно использовать рейтинговую оценку знаний студентов.
Рейтинг - это сумма баллов, набранная студентом в течение некоторого промежутка времени по определённым правилам, не изменявшимся в течение этого промежутка.
Сумма баллов каждого студента складывается из текущего, рубежного и итогового (общего) рейтинга.
Текущий рейтинг - это сумма баллов, набранная студентом при изучении одного учебного модуля.
Рубежный рейтинг - это сумма баллов за усвоение нескольких учебных модулей. Как правило, каждый модуль содержит лабораторные занятия, семинары, коллоквиумы, индивидуальные задания и другие виды работ. Сумма баллов за их выполнение составляет рубежный рейтинг.
Итоговый или общий рейтинг состоит из суммы баллов, набранных студентами после изучения всех учебных модулей в данном семестре.
Рейтинг формируется в течение всего периода обучения студентов. Итоговый рейтинг по дисциплине учитывает результаты всех промежуточных этапов контроля за весь семестр. Результаты контроля оцениваются в баллах и суммируются от этапа к этапу.
Результаты исследований. Рассмотрим рейтинговую оценку знаний студентов в технологии блочно-модульного обучения.
Студенту для получения зачёта необходимо, чтобы итоговый рейтинг за все виды работ в семестре был больше или равен 0,71* Rmax, где Rmax - максимальная сумма баллов за все виды работ в семестре. Максимальный балл, который ставится за лабораторное занятие, равен 3 (Примечание. Студент получает зачёт при условии выполнения всех лабораторных работ в семестре). Промежуточные баллы за лабораторное занятие выставляются следующим образом: 1 балл ставится за лабораторную работу, если она выполнена и рассчитан конечный результат; 2 балла ставится при оценке теоретической подготовки (оцениваются теоретические аспекты соответствующего раздела физики); 3 балла ставится за лабораторную работу, когда сданы теория, эксперимент и сделан вывод по работе.
В семестре проводится 6 решений задач. Максимальный балл за одно занятие при условии активной работы студента равен 1. На кафедре имеются методические разработки с корректировкой задач по степени сложности [1, 2, 3].
Количество индивидуальных заданий в семестре равно 3. Максимальный балл за индивидуальное задание 3 балла, которые выставляются, если выполнено 7 заданий из 10. В семестре проводится 3 коллоквиума (или тестовый контроль по дидактической единице), которые оцениваются следующим образом: отлично - 10 баллов, хорошо - 8 баллов, удовлетворительно - 6 баллов.
Для получения зачёта студенту необходимо набрать 45 баллов (0,71* Rmax= 44,73). Активно работающие студенты могут получить дополнительные баллы. Так за написание реферата добавляется 5 баллов за один реферат. Студенты, пропускающие занятия без уважительной причины, лишаются определённого количества баллов. Например, за пропущенные 6 часов лекций (3 пары) снимается 6 баллов.
Результаты заданий в их законченном виде преподаватель принимает только один раз, т. е. рейтинговая система предполагает одноразовый подход при контроле знаний и умений (при защите лабораторных работ, при сдаче коллоквиумов, при собеседованиях по индивидуальным заданиям). Повторное предъявление результатов работ не повышает рейтинга.
В итоге за весь период обучения студент набирает сумму баллов, которая характеризует его уровень успехов в учёбе в сравнении с другими студентами, то есть определяются места, которые он занимает в группе и на курсе.
Если не набран нужный рейтинг (45 баллов), то для получения желаемого зачёта, необходимо выполнение всех лабораторных работ, сдача всех коллоквиумов и индивидуальных заданий.
Перед началом учебного года студенты знакомятся с рейтинговой системой оценки знаний и перечнем требований к качеству выполнения заданий (или критериями оценки знаний студентов). В ходе учебного процесса преподаватель знакомит студентов с показателями рейтинговых приращений в течение прошедшего месяца. Осуществляется ежемесячный мониторинг успешности обучения студентов. В результате у студентов возникает желание активизировать свою работу, что приводит к улучшению успеваемости и качества знаний [4, 5, 6].
Заключение. Таким образом, применение технологии блочно-модульного обучения и рейтинговой системы контроля знаний позволяет стимулировать выполнение студентами видов учебной деятельности и влияет на успешность их обучения. В процессе использования рейтинговой системы у студентов появляется соперничество, повышается интерес к предмету, что позволяет им полнее раскрыть свои способности.
Ссылки на источники:
1 . Быкова Н.П. Решение текстовых задач на основе их моделирования. Учебно-методическое пособие / Н.П. Быкова, Н.Г. Рыженко. - Омск: Изд-во ОмГАУ, 2006. - 92 с.
2. Быкова Н. П. Задания к внеаудиторной академической работе студентов по дисциплине «Физика» / Н.П. Быкова, Т.В. Кошкарова, А.Ф. Иванов. - Омск: Изд-во ОмГАУ, 2008. - 60 с.
3. Горбунова Л.А. Сборник уровневых дифференцированных текстовых задач по физике / Л.А. Горбунова, Н.Г. Рыженко. - Омск: Изд-во ОмГАУ, 2006. - 67 с.
4. Иванов А.Ф. Применение элементов технологии блочно-модульного обучения в преподавании физики / А.Ф. Иванов // Материалы международной учебно-методической конференции по актуальным проблемам процесса обучения и модернизации аграрного образования. - Саратов, 2007. Ч.1. - С. 123-126.
5. Иванов А.Ф. Элементы модульной системы обучения в преподавании физики и активизация самостоятельной работы студентов / А.Ф. Иванов // Альманах современной науки и образования. - Тамбов: «Грамота», 2008.- №1(8). - С. 78-79.
6. Иванов А.Ф. Об организации контроля и активизация работы студентов по дисциплине / А.Ф. Иванов // Фундаментальные науки и образование: Материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Бийск: БГПУ им. В.М. Шукшина, 2010. - С. 217-219.
Anatoly Ivanov, Sergey Gorelov, Ella Logunova
Omsk State Agrarian University n.a. P.A. Stolypin, Omsk Improvement Of Physics Teaching Process.
Abstract: Usage of innovative technologies in Physics teaching with the aim of improvement of teaching process is described.
Key words: education, innovation, module studing, credit system.
