авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 12 |

«Министерство образования и науки Российской Федерации Научно-методический совет по физике Минобрнауки РФ Российская академия наук Московский государственный университет ...»

-- [ Страница 7 ] --

Физическое образование в контексте постнеклассической науки © Н. З. Алиева Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса (Шахты, Россия) alinat1@yandex.ru Образование вплоть до конца ХХ века базировалось на культурно мировоззренческих установках Просвещения, согласно которым разум вы ше морали, а потому свою главную цель видело только в том, чтобы сфор мировать способность научно мыслить, то есть строго следовать логике ве щей, исключая всякую морально-нравственную озабоченность познающего субъекта. Не случайно в системе образования появилось два, часто никак не связанных между собой, вида деятельности: обучение, которое должно научить мыслить, и воспитание, направленное на формирование морально нравственных качеств личности. Разрыв разума и морали с особой силой проявился в естественнонаучном образовании, гуманитарная составляющая которого исчезающе мала. И это вполне объяснимо, ибо естественнонауч ное образование строится по кальке классического естествознания, наце ленного на открытие природных объективных законов, за действие кото рых, в силу их абсолютной объективности, человек не несет никакой ответ ственности.

Отправной точкой нашего исследования является то, что классиче ская модель естественнонаучного образования не отвечает запросам и по требностям современного постиндустриального общества, не соответствует происшедшим в естественной науке парадигмальным сдвигам, приведшим к формированию новой картины мира и нового мировоззрения. Чтобы вы полнять социокультурные функции формирования целостной личности, адекватной потребностям современной эпохи, естественнонаучное образо вание должно привести свои базисные установки и принципы обучения в соответствие с парадигмой постнеклассической науки и порожденными ею мировоззренческими изменениями. Наша гипотеза коррелируется с мысля ми Э. Шредингера, который писал, что «та теоретическая наука, которая не признает, что ее построения служат в итоге для включения в концепции, предназначенные для надежного усвоения образованной прослойкой обще ства и превращения в органическую часть общей картины мира», «в пер спективе обречена на бессилие и паралич».

Попытка построения постнеклассической модели естественнонаучного образования связана с кризисным состоянием естественнонаучного образова ния, которая заключается в том, что его задачи, цели и методы не соответ ствуют потребностям постиндустриального общества, характеризующегося прорывом информационных технологий во все сферы деятельности;

не учи тывают специфики содержания картины мира и мировоззрения, сложившихся под влиянием постнеклассической науки;

не коррелируются с теоретико методологическими принципами и установками постнеклассической науки, с открытым ею новым типом рациональности. В итоге современная система образования не в состоянии подготовить специалистов, способных решать современные проблемы, которые становятся все более глобальными, транс национальными, многомерными и планетарными. Для преодоления кризиса естественнонаучного образования недостаточно одних педагогических средств;

требуется перестройка его модели с учетом происшедших в социаль но-культурной сфере, и, прежде всего в науке, изменений.

Образование, являясь одним из главных компонентов социокультур ного и научно-технического развития общества, с одной стороны, обуслов ливается происходящими в науке, мировоззрении, философии, культуре и социуме в целом изменениями, а с другой – обусловливает их. Становление современного естественнонаучного образования имеет определённые соци окультурные предпосылки, в качестве которых выступает, прежде всего, создаваемая постнеклассическим естествознанием некая «голографическая картина» (Н.Н. Моисеев), активно формирующая мировоззрение и опреде ляющая тем самым настоящее и будущее развитие, как самой естественной науки, так и естественнонаучного образования.

Конгруэнтность постнеклассической модели естественнонаучного образования теоретико-методологическим и ценностным компонентам постнеклассического естественнонаучного знания обусловливает возмож ность их переноса на естественнонаучное образование. Постнеклассическая наука, на которую должно ориентироваться современное естественнонауч ное образование, породила такие принципы и установки, которые требуют коррекции всей системы естественнонаучного образования.

Появление в конце ХХ века науки синергетики и связанных с ней научных направлений ноосферизма и глобального эволюционизма привело к формированию синергетическо-ноосферного мировоззрения, способство вало кардинальному изменению картины мира, которая стала строиться на основе эволюционно-холистических, нелинейных принципов, позволяющих понимать реальность как сеть взаимосвязей, в которую включен и человек.

Развиваемые постнеклассической наукой принципы целостности, эволюци онизма, самоорганизации, замещающие проблематику устойчивого, ста бильного бытия проблематикой становления, кардинально изменяют базо вые установки современного естественнонаучного образования, требуя со здания его нелинейной модели, ядром которой должна стать концепция са моорганизации.

Нелинейное и виртуальное пространство становится пространством не только науки, но и системы естественнонаучного образования, о чем свидетельствуют такие вновь возникшие феномены, как виртуальные уни верситеты, дистанционное (виртуальное) образование, общение по элек тронной почте и т.д. Социокультурные последствия образовательного вир туального пространства еще до конца не проявили себя, что препятствует их обстоятельному научному изучению.

Являясь ядром постнеклассической науки, будучи одновременно наукой, методологией и общенаучной картиной мира, синергетика вывела на передние рубежи предметно-научных исследований и философских ре флексий проблематику нестабильности, сложности и нелинейности мира, что обусловило изменение картины мира, содержания философской онтоло гии, эпистемологии, а также парадигмы современного естественнонаучного образования, сделало понимание нелинейности мира не только интеллекту альной, но и жизненно необходимой задачей. Синергетическая методоло гия, признающая, что индивидуальные действия субъектов познания могут породить флуктуации, ответственные за выбор того пути развития, который возникнет «после точки бифуркации» (И. Пригожин), обусловила необхо димость включения в естественнонаучное образование гуманистической составляющей, превратив его из процесса передачи знаний, в процесс пере дачи культурных паттернов, способствующих мировоззренческому само определению и экзистенциальной самоорганизации обучающихся.

Имманентной постнеклассическому образованию стала задача фор мирования новой поведенческой установки, ориентированной на то, чтобы научиться жить в мире, который нельзя бездумно преобразовывать, так как «кажущиеся ничтожными изменения» «фундаментальных параметров» био сферы и всей Вселенной «могут привести к её полной перестройке»

(Н.Н. Моисеев).

Становление постнеклассического образования испытывает влияние принципов универсального эволюционизма, появившегося в конце ХХ века в результате соединения идеи эволюции с синергетическими принципами, и объединившего представления о развитии неживой природы, живой приро ды и общества, что привело к синтезу онтологических, научно теоретических и этических представлений, к обретению синергетическими понятиями статуса образов культуры. Классическое естествознание, абсо лютизируя методологическую значимость принципа объективности знания и познания, не признавало «соразмерности» Универсума и человека, рас сматривало часто неустранимое присутствие человека в изучаемом мире как «своего рода ошибку» (И. Пригожин). В постнеклассической науке любая постнеклассическая естественнонаучная модель, игнорирующая факт при сутствия человека в мире и его познании трактуется как заведомо недосто верная. Взамен бесстрастного ценностно-нейтрального логико-понятийного изучения законов природы в парадигму постнеклассических естественных наук вводятся ценностные ориентации и гуманитарные идеалы, в результате чего кантовский постулат «знание выше морали», соответствующий клас сическому и неклассическому рационализму, теряет смысл. Проецирование идей универсального эволюционизма, который «встраивает» человека в ко эволюционный процесс, на естественнонаучное образование требует пере хода в обучении от усвоения этически нейтрального естественнонаучного знания к осознанию его связи с такими морально-нравственными компонен тами, как ответственность, вина, смысл, идеал, вера, свобода и другие.

Ноосферизм, утверждая идею необходимости гармоничного синтеза научного знания, философии и религии, способствует воссоединению един ства социогуманитарной и естественнонаучной составляющих культуры, усиливая, тем самым, синергетизацию культуры. Ноосферные идеи, экспли цированные на сферу естественнонаучного образования, ориентируют его на формирование целостного мировоззрения, в котором наука, религия и философия должны быть соединены для утверждения общечеловеческого разума и отдельной человеческой личности в качестве главных ценностей культуры и общества.

В контексте ноосферизма естественнонаучное образование вынуж дено решать проблему адаптации синтеза научного знания, философии и религии при разработке методологических и методических принципов со ставления учебных программ, написании учебников нового поколения и т.д., что предполагает реформу образования. Ноосферизация естественно научного образования в XXI веке будет способствовать усилению тенден ций его фундаментализации, гуманизации, экологизации.

Концепция холизма получает свою полноту и определенность в ко герентном взаимодействии с концепциями универсального эволюционизма и самоорганизации, что позволяет сконструировать новую триединую кон цепцию самоорганизации / эволюции / целостности, которая более адекват но представляет сложность мира и его различных сфер, создает возмож ность получить некий голографический эффект объемного, целостного ви дения мира;

способствует уточнению понятий и категории сложного нели нейного мышления;

позволяет выявить в полной мере эффект самооргани зации, а, следовательно, более глубоко вскрыть концептуальные основания постнеклассического образования, рассмотреть его как саморазвивающуюся нелинейную систему.

Постнеклассический тип научной рациональности базируется на принципах, не совместимых с рационально-прагматическим мышлением и чисто объектной методологией. Среди этих принципов можно выделить признание многообразия в качестве онтологического основания мирозда ния;

отказ от жесткого детерминизма и придание онтологического и гносео логического смысла категории случайности;

отказ отождествлять рацио нальность только с познавательными процедурами получения законосооб разной истины;

придание статуса рациональности тем познавательным про цедурам и практическим действиям, которые способствует выживанию че ловечества, а также целесообразному устройству жизни;

выделение в каче стве главного критерия оптимальности научного открытия критерия его со размерности с общечеловеческими ценностями и идеалами;

признание диа лога в качестве формы рациональности не только гуманитарного, но естественнонаучного познания;

замена производительной силы разума про изводительной силой коммуникации;

отказ признавать научную деятель ность абсолютным и безусловным благом;

актуализация проблемы ответ ственности ученого за последствия научных изысканий и др.

Итоговая аттестация бакалавров и физический практикум в вузах © И. П. Бирюкова, Н. Ю. Евсикова, Н. С. Камалова, Б. М. Кумицкий, Н. А. Саврасова Воронежская государственная лесотехническая академия (Воронеж, Россия) rc@icmail.ru Согласно федеральному государственному стандарту, выпускники вузов по нетехническим направлениям подготовки бакалавров (например, 250100.62 «Лесное дело и ландшафтное строительство») должны знать ос новные законы естественнонаучных дисциплин и владеть методами прове дения стандартных испытаний по определению различных показателей (например, механических и агротехнических свойств почв), а также основ ными методами работы на ПЭВМ с прикладными программами. Для мони торинга уровня освоения естественнонаучных дисциплин разрабатывается система внешней оценки знаний бакалавров. Проект «Интернет-экзамен для выпускников бакалавриата/специалитета» реализован в формате полидис циплинарного тестирования (в режиме on-line) по дисциплинам высшего профессионального образования [1].

Образовательное учреждение определяет дисциплины для проведе ния «Интернет-экзамена» самостоятельно, выбирая их из предложенного перечня дисциплин.

В ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» проводилось интернет-тестирование по физике в рамках провер ки базового уровня знаний студентов. Студентам предлагалось ответить на 28 вопросов за 1 час 30 мин.

На рис. 1 представлено распределение заданий по семи основным дидактическим единицам. Очевидно, что большая часть заданий приходится на механику и электромагнетизм. При этом задания по проверке знания студентами термодинамических процессов, оказывающих на лесные системы наиболее ощутимое воздействие, составляют менее 15%, столько же, сколько волновая и квантовая оптика. Удивительно, что доля заданий на механические и электромагнитные колебания и волны не пре вышают 15 %. В то же время, мониторинг лесоразведения (колебания при роста и т.д.) и оценка внешнего воздействия при исследовании экологиче ской безопасности лесных насаждений базируются на моделях колебатель ных процессов и волн, изучаемых в этой дидактической единице. Причем, для успешного выполнения приблизительно 50 % заданий в каждом темати ческом блоке требуются расчеты на основе физических моделей, а не про сто знания основных законов физики.

Рис. 1. Распределение количества заданий (в среднем) по дидактическим единицам: Механика, молекулярная физика и термодинамика (МФиТ), Электричество и магнетизм (ЭиМ), Механические и электромагнитые колебания (МиЭМК), Волновая и квантовая оптика (ВиКО), Квантовая физика и Ядерная физика (КФиЯФ) На рис. 2 представлена диаграмма процентного распределения тру доемкости выполнения тестов. Основным критерием трудоемкости выбира лось время, необходимое для ответа на задание. В рамках такого подхода наименее трудоемкими и определяющими уровень именно знания опреде лений и законов будут качественные задания, затем, по нарастанию уровня сложности, задания с выбором ответов и, наконец, открытые задания, тре бующие ввода ответа в численном виде.

Из диаграмм видно, что доля заданий, требующих расчетов характе ристик физической системы или прогноза значений этих характеристик, со ставляет (в разных вариантах) около 50 %. Выполнение таких заданий по требует от студентов навыков моделирования простейших физических и технических систем, что предполагает знание основных естественнонауч ных закономерностей на уровне исследования и моделирования.

Рис.2. Соотношение тестовых заданий: задания качественного анализа (3), расчетные задания с выбором ответа (2), расчетные задания с неизвестными ответами (1) Поэтому для нетехнических направлений бакалавриата предлагается изменить методику проведения физического практикума, который должен не только способствовать усвоению естественнонаучных законов, но и обу чать моделированию физических явлений: построению физических и мате матических моделей исследуемых процессов, анализу этих моделей на точ ность и адекватность, исследованию закономерностей физических явлений на основе вычислительного эксперимента по созданным моделям. Для этого требуется разработать для каждой лабораторной работы систему практиче ских задач разного уровня сложности;

проводить одновременно с лабораторными работами компьютер ное моделирование;

проводить зачет по лабораторной работе после прохождения сту дентом интернет-тестирования по соответствующей дидактической единице.

В рамках предлагаемого подхода разработаны комплексные лабора торные работы по молекулярной физике и термодинамике. Например, лабо раторная работа по измерению показателя адиабаты газа сопровождается компьютерным моделированием зависимости КПД цикла Отто от объема цилиндра. В лабораторной работе по определению динамической вязкости жидкости методом Стокса перед выполнением эксперимента моделируется движение шарика под действием сил тяжести, Архимеда и сопротивления вязкой среды. По полученным графикам зависимостей координаты и скоро сти шарика от времени оценивается расстояние от поверхности жидкости, после прохождения которого шариком необходимо начинать измерения.

При выполнении лабораторной работы по определению коэффициентов теплопроводности образцов древесины на основе численного решения уравнения теплопроводности определяется время установления стационар ного процесса переноса тепла.

Такая организация физического практикума способствует формиро ванию исследовательских и информационных компетенций, а также внед рению современных методов исследования в учебный процесс.

Литература 1. Гладун А.Д. Физика в технологическом обществе // Физическое образование в вузах. – 2001. – Т. 7. – № 3. – С. 5–22.

Реализация компетентностного подхода в рамках модульно-рейтинговой технологии при преподавании курса общей физики в ВУЗах © О. Н. Бубнова, Е. В. Сазонова, В. В. Селивановских, С. С. Шевченко Череповецкий государственный университет (Череповец, Россия) sveta-shev@yandex.ru В настоящее время с учетом перехода на новые образовательные стандарты 3-го поколения достаточно актуальной представляется проблема реализации компетентностного подхода к обучению при преподавании в ВУЗах различных дисциплин. Наиболее остро эта проблема стоит при пре подавании базовых дисциплин гуманитарного, социально-экономического, математического и естественнонаучного циклов. Это связано с тем, что большая часть этих дисциплин преподается с начала первого курса, когда студенты еще не адаптировались к Вузовской системе обучения. В связи с этим перед преподавателем стоит задача: в рамках небольшого количества аудиторных часов, отводимых на дисциплину, построить учебный процесс таким образом, чтобы студенты не только освоили необходимый объем учебного материала, но и приобрели необходимые навыки в рамках обще культурных компетенций в соответствии с требованиями ФГОС ВПО.

С другой стороны, новые форматы и методы образовательного про цесса, которые заставляют постепенно отказываться от традиционной лек ционно-семинарской системы, должны органично вписываться в требова ния компетентностного подхода и соответствовать им. В данной работе предлагается методика сочетания модульно-рейтинговой системы [1] и компетентностного подхода при изучении раздела «Механика» в курсе об щей физики технических, экономических и др. непрофильных специально стях ВУЗов.

В рамках модульной модели обучения можно выделить три основ ных раздела, которые по необходимости могут быть (внутри) разбиты на более мелкие самодостаточные блоки:

входной контроль;

изучение, систематизация и применение на практике основного материала модуля, промежуточный контроль;

итоговый контроль.

Весь раздел «Механика» предлагается разделить на следующие мо дули, выбор которых может варьироваться в зависимости от рабочей про граммы конкретной специальности:

М0 – Введение в механику, основные понятия, термины и модели.

М1– Кинематика и динамика поступательного движения материаль ной точки.

М2 – Механика твердого тела.

М3 – Законы сохранения в механике.

М4 – Механика сплошных сред.

М5 – Статика.

М6 – Специальная теория относительности.

МК – Контроль.

В пределах каждого модуля кроме традиционных методов, таких как решение типовых задач, тестов и выполнение лабораторных работ, предла гается использовать ряд методов, способствующих формированию у сту дентов общекультурных и профессиональных компетенций. Так, на практи ческих и лабораторных занятиях используется метод минипроектов, кото рый помогает сформировать коммуникативную компетенцию, связанную с умением работать в группах. Применение современных компьютерных ма тематических пакетов в расчетах, построении графиков и анализе результа тов лабораторных работ формирует учебно-познавательные и информаци онные компетенции, направленные на владение основными методами, спо собами и средствами получения, хранения, переработки информации, навы ками работы с компьютером как средством управления информацией.

Для повышения наглядности и улучшения восприятия студентами материала каждого раздела по каждому модулю разработан учебно методический пакет, включающий в себя следующие компоненты:

сведения из элементарного курса физики, необходимые для усво ения материала данного модуля, а также комплект тестов для входного кон троля;

краткие теоретические сведения по материалу модуля;

примеры решения типовых задач, наборы задач для самостоя тельного решения, для решения в группах, комплекты творческих задач;

указания для выполнения лабораторных работ с описанием мето дики выполнения анализа экспериментальных данных с помощью матема тических компьютерных пакетов;

комплекты тестов для промежуточного и итогового тестирования.

В рамках каждого блока в каждом модуле любая работа студента оценивается определенным количеством баллов в соответствии с рейтинго вой системой. Такая методика оценки позволяет наглядно выяснить, какие именно разделы усвоены студентом достаточно, а какие требуют дополни тельного изучения.

В настоящее время данная методика применяется на кафедре общей физии ЧГУ в рамках проекта «Разработка информационно-методического обеспечения кредитно-модульной организации учебного процесса в услови ях реализации федеральных государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования (ФГОС) в Череповецком государ ственном университете» при преподавании физики для студентов специаль ности 231000.62 «Программная инженерия». Первичный анализ результатов усвоения студентами основных разделов механики и освоения основных компетенций показал, что данная методика является достаточно эффектив ной и может быть использована и на других специальностях ВУЗов, предпо лагающих изучение курса физики в сравнительно небольшом объеме.

Литература 1. Сазонова Е.В., Шевченко С.С. Применение модульно-рейтинговой технологии к изучению физики на технических специальностях вузов. Тезисы докладов на Х между народной конференции «Физика в системе современного образования». СПб, 2009 г.

С. 236–237.

Специальный курс «Физические основы зондирования поверхности Земли»

© А. Г. Вологдин Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова (Москва, Россия) Vologdin@phys.msu.ru В специальном курсе «Физические основы зондирования поверхно сти Земли» изложены физические основы волнового зондирования (иссле дования с расстояния) поверхности атмосферы Земли и других планет в це лях картографии. Спецкурс разработан на кафедре физики атмосферы гео физического отделения физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова и предназначен студентам второго курса кафедры картографии и информа тики географического факультета МГУ.

Дистанционное зондирование позволяет создавать карты различных свойств суши и океана, так как исследования поверхности и окружающего пространства Земли и других планет определяется возможностью макрооб зора, то есть возможностью исследования больших (географических) объек та с больших расстояний. Дистанционное зондирование применяется при решении различных задач, среди которых укажем на близкие к географии, а точнее к картографии. Это составление карт различных свойств Земли;

со ставление карт рельефа и свойств поверхности планет и Луны, то есть кос мическое картографирование;

дистанционное наблюдение за динамически ми свойствами суши, океана, атмосферы в целях определения погоды и со стояния климата;

экологическая задача, где применяется дистанционный контроль свойств среды обитания человека, в частности, определение за грязнения суши, океана и атмосферы Земли отходами антропогенной дея тельности.

Методы, которые применяются в дистанционном зондировании, де лятся на два вида. Первым является пассивный или некогерентный метод, который отличается тем, что в нем используются естественные источники излучения энергии. К этому методу можно отнести фотосъёмку в видимом диапазоне (длины волн 380–760 нм (10-9 м) и съёмку теплового излучения поверхности (длины волн 10,5-12,5 мкм (10-6м). Вторым, но более важным, является активный или когерентный метод. К этому методу относится зон дирование лидарами, то есть с оптическими локаторами на базе лазеров;

ис пользование радиолокационных станций (РЛС), которые служат для обна ружения, определения дальности (координат) и некоторых физических свойств, РЛС работают в диапазоне длин волн от нескольких миллиметров до нескольких метров при мощности от нескольких ватт до тысяч киловатт при дальности действия от метров до миллионов километров;

среди РЛС выделяют радиолокационные станции бокового обзора (РЛС БО), где ис пользуются синтезированные апертуры (антенны) для создания узких диа грамм направленности с целью повышения разрешающей способности, если для обычной РЛС угловой размер диаграммы направленности антенны 1– град, то для РЛС БО угловой размер сжимается до нескольких угловых ми нут;

звуковая локация – определение местоположения объекта по отраже нию от него звука, диапазон используемых частот от долей Гц до десятков кгц, то есть от инфразвука до ультразвука, акустические локаторы приме няются в воздухе, земле и воде;

томографический метод, где используются как электромагнитные, так и акустические волны.

Дистанционное зондирование производится с помощью оптической и радиоэлектронной аппаратуры. Размещение аппаратуры может быть раз личным. Это самолеты с высотой полета от нескольких сотен метров до км и обзором места 350 км;

это геофизические ракеты с высотой полета до 100 км с обзором места 1130 км;

это и искусственные спутники Земли, по лет осуществляется на высотах Н=300 км и выше при обзоре места 2000 км и больше;

наконец, это стационарные и мобильные (автомобиль, корабль) системы на поверхности земли и океана.

При дистанционном зондировании используются всевозможные ме тоды и техника регистрации и различные способы обработки данных. Полу чение информации с помощью дистанционного зондирования требует де шифровки принятого сигнала, то есть необходимо по отклику определить структуру (например, рельеф) среды, которая формирует свойства сигнала.

В этом смысле задачи зондирования являются, как правило, обратными за дачами. В качестве примера можно привести получение изображения в ре фракторной оптической системе, томографию.

Основное вопросы излагаемого в спецкурсе материала разделены на разделы.

Обзор методов, принципов и аппаратурной реализации дистанци онного зондирования.

Общие вопросы теории электромагнитных и звуковых волн.

Вопросы теории распространения и дифракции волновых пакетов и пучков.

Общий подход к решению задачи дистанционного зондирования в географических целях.

Волновая теория рефракторных (линзовых) систем.

Волновая теория рефлекторных (зеркальных ) приборов.

Работа оптических систем при некогерентном освещении.

Получение изображения восстановлением волнового фронта – голография.

Зондирование поверхности с помощью когерентной радиолока ционной станции бокового обзора (РЛС БО).

Томографический метод в картографировании.

Спецкурс, который является обязательным, читается в четвертом (ве сеннем) семестре, когда прочитаны основные общие курсы лекций по об щей физике и математике на географическом факультете МГУ.

Базовые вопросы данного спецкурса позволяют студенту в рамках его дальнейшей специализации освоить современные методы и приборы, которые используются в современной картографии, что позволяет подгото вить полноценного специалиста как для решения научно-исследовательских и научно-инновационных задач, так и высококвалифицированного препода вателя.

Профессиональная ориентация как наиболее перспективное направление применения информационно коммуникационных технологий при обучении учащихся предметам естественнонаучного цикла © И. В. Гавриленкова Московский педагогический государственный университет (Москва, Россия) IrinaGavrilenkova@yandex.ru В рамках Болонского процесса в результате международной инте грации в сфере образования с реализацией принципа индивидуализации обучения, когда каждый обучаемый продвигается в соответствии с лич ностно-ориентированным учебным планом, возникает проблема трудо устройства выпускников образовательных учреждений и их мобильности на мировом рынке труда.

Поэтому проблема профессиональной ориентации обретает глобаль ный характер, решить которую может создание открытого общества – «об щества без границ», которое, на наш взгляд, должно предполагать не только свободный доступ к мировым информационным и образовательным ресур сам, но и к единому профориентационному пространству с применением сетевых информационно-коммуникационных технологий.

По мнению Генерального секретаря МСЭ Йошио Уцуми: «Стреми тельное развитие информационно-коммуникационных технологий благо приятно сказалось на развитии всего общества, особенно на процессе созда ния рабочих мест и материальных ценностей», а согласно одобренным «Де кларации принципов информационного общества» и «Плана действий для распространения и использования информационно-коммуникационных тех нологий для социально-экономического развития людей во всем мире» на Всемирной встрече глав более 50-ти государств в 2003 году в Женеве, пред полагается к 2015 году обеспечить половину населения планеты информа ционно-коммуникационными технологиями, что открывает широкие пер спективы для реализации разработанной нами концепции профессиональ ной ориентации.

Современный этап глобальной информатизации позволяет реализо вать дистанционные технологии обучения в режиме реального времени. Та кая работа осуществляется во всех странах Европы, Америки и Азии. Одна ко, как показали наши исследования, цель применения информационно коммуникационных технологий изменилась.

Стратегическая цель профессиональной ориентации при обучении естественнонаучным предметам с применением информационно коммуникационных технологий состоит в обеспечении социальной устойчи вости обучаемых, которая базируется на принципе: Создай Сам Себе Рабо ту. Суть перспективного сценария развития глобальной профориентацион ной проблемы состоит в непрерывном погружении обучаемых в профессио нально-ориентированное пространство с использованием инструментов но вых ИК-технологий.

Создание, внедрение и продвижение новых профессионально ориентированных продуктов и услуг является приоритетом методики в си стеме непрерывного естественнонаучного образования и обучения с приме нением информационно-коммуникационных технологий. Информационно коммуникационные технологии являются приоритетным направлением в реализации предлагаемой Концепции профессиональной ориентации в но вом тысячелетии.

Внедрение компьютеров в процесс естественнонаучного образования расширили современные возможности преподавателя по осуществлению профориентационной работы с обучаемыми. Но отсутствие общественного заказа, кризисные явления на рынке труда и переоснащение промышленно го производства не дают сегодня чётких ориентиров в организации такой деятельности. Это сказывается на снижении внимания к решению профори ентационных вопросов и, как следствие, приводит к неэффективности спо собов подготовки человека к сознательному выбору будущей профессио нальной деятельности.

Наше исследование показало, что естественнонаучное образование определяет современное приоритетное направление профориентации, кото рое можно реализовать через инновационные методы обучения, среди кото рых важное место сегодня занимают информационно-коммуникационные технологии. Поэтому для разработки путей реализации концепции профес сиональной ориентации мы обратились к существующей практике исполь зования информационно-коммуникационных технологий в учебном процес се по разным предметам естественнонаучного цикла.

Известно, что в XX веке традиционный учебный процесс происходил по схеме, представленной на рис. 1:

Учебная информация (УИ) Преподаватель Обучаемый Обратная связь (ОС) (П) (О) Рис. 1. Модель традиционного учебного процесса При этом процесс обучения предполагал наличие обратной связи между преподавателем (учителем) и обучаемыми (учащимися).

Модернизация школьного образования, проведенная в начале нового тысячелетия, решила техническую сторону проблемы внедрения ИК технологий, в том числе, и при обучении учащихся естественнонаучным предметам. Поэтому изменилась модель образовательного процесса (рис. 2):

Преподаватель Обучаемый ИКТ+ТУ УИ УИ (П) О ОС (О) Рис. 2. Модель современного учебного процесса Сегодня преподаватель (учитель) обращается «напрямую» к техни ческому средству (компьютеру), а уже оно передает учебную информацию (УИ) ученику. В свою очередь обратная связь (ОС) с учащимися происхо дит также посредством технического устройства (ТУ). Такой учебный про цесс требует разработки нового подхода к методике преподавания есте ственнонаучных дисциплин, одним из которых может стать профессио нальная ориентация.

Эволюционное развитие компьютерных средств, информационных технологий и коммуникаций происходило в направлении по обеспечению обратной связи с обучаемыми в режиме реального времени. Исходя из того, что назначением коммуникации является связь человека с внешним миром, тогда информационно-коммуникационные технологии можно разделить на следующие типы:

компьютерные технологии – это способы передачи учебной информации посредством компьютера, обеспечивающие одностороннюю связь с обучаемыми;

информационные технологии – способы, использующие техни ческие устройства для осуществления передачи и обработки учебной ин формации, предполагающие наличие обратной связи с учащимися с задерж кой во времени;

новые информационные технологии – способы, связанные с пе редачей и обработкой учебной информации от учителя к ученику и обратно с использованием технических устройств мультимедиа;

информационно-коммуникационные технологии – это способы, реализующие возможности современных средств коммуникации для пере дачи и обработки учебной информации в режиме реального времени.

Междисциплинарная интеграция астрономии и физики © С. Г. Гильмиярова Башкирский государственный педагогический университет имени М. Акмуллы (Уфа, Россия), sgilmiarova@mail.ru © Л. М. Матвеева Башкирский государственный университет (Уфа, Россия), MatveevaLM@mail.ru © С. Е. Носиков Станция юных техников Ленинского района (Уфа, Россия) nosseev@yandex.ru В настоящее время в программе общеобразовательной средней шко лы в РФ по ряду причин отсутствует предмет астрономия. Однако, без ясно го понимания картины окружающего нас мира, рассматриваемого астроно мией, невозможно построение основ физики как науки, изучающей матери альную Вселенную во всех ее проявлениях [1].

Как отметил в феврале 2013 года известный российский публицист Владимир Губарев, ситуация, сложившаяся вокруг падения Чебаркульского метеорита, еще раз подтверждает необходимость изучения астрономии в средних учебных заведениях. По его словам: «Падение метеорита в Челя бинске и вызвало у многих людей страх, более того – ужас. На самом деле ничего особенного в случившемся нет. О чем четкое представление давали школьные учебники по астрономии».

Астрономия стала стимулом для развития наук, особенно оптики.

Созданные на основе явлений преломления и отражения света телескопы сделали чужие миры доступными для изучения. Но при этом были исследо ваны многие ранее совершенно неизвестные человеку свойства света и ве щества – решение задач астрономии привело к огромным достижениям в физике. Итогом исследовательских работ по объяснению движения планет на фоне звездного неба явилось открытие закона всемирного тяготения. И такая взаимосвязь наук происходит многократно.

Вопросы астрономии с необходимостью прослеживаются при изуче нии всех тем традиционной программы по курсу физики. Если в физике обычно основное внимание уделяется электромагнитным силам, играющим более важную роль в макроскопических (земных) процессах, то в астроно мии резко возрастает значение гравитационных взаимодействий и создава емых ими структур во Вселенной. Это проявилось в той роли, которую ма териал астрономии сыграл при формировании основ классической физики (связь работ Кеплера и Ньютона) [2].

Целесообразно учебный материал по физике переработать с учётом связи ряда тем по разделам механики: динамики, законов сохранения энер гии и импульса, а также электромагнитных, оптических и радиационных явлений с их прикладным характером, выходящим на предмет астрономии.

Законы электромагнетизма, в первую очередь представления о «Силе Ло ренца», помогли понять, что спасает жизнь на нашей планете от губитель ного потока космического излучения. Частицы, подлетающие к Земле, кон центрируются в кольцевых радиационных поясах, окружающих Землю [2].

Рассмотрим некоторые случаи сопоставления тем курса физики с те мами астрономии, представленные в табл. 1 [3].

Таблица № Физика Астрономия Комментарии 1 Движение матери- Законы Кеплера. Стро- Орбиты планет.

альной точки в поле ение Солнечной си- Сравнение систем центральных сил стемы Кеплера и Птолемея 2 Движение заряжен- Радиационные пояса у Пояс Вернова – Ван ных частиц в маг- Земли, и у других пла- Алена нитном поле. нет солнечной системы 3 Спектры света, отра- Состав поверхностно- Определение состава зившегося от по- го слоя астероидов и поверхности планет верхности тел ряда планет и их спут ников 5 Принцип Доплера и Определение состава Открытие гелия.

наблюдаемое крас- атмосфер планет, ко- Представление о ное смещение мет и звезд. Понятие о масштабах длины и разбегании галактик времени 6 Преломление света. Астрономические ин- Преимущества зер Линзы. Сферические струменты. Телескопы кальных телескопов в зеркала астрофизике 7 Характеристики рас- Экспериментальное Без использования сеяния излучения в измерение плотности подвижных и хруп веществе лунного грунта стан- ких инструментов, цией Луна-13 определить плотность лунного грунта 8 Повышение разре- Изучение структуры Размеры баз космиче шающей способно- отдаленных галактик и ских радиоинтерфе сти радиотелескопов квазаров с помощью рометров достигают радиоинтерферометров больших значений с их большими базами 9 Ядерные превраще- Источником энергии Цикл Альфвена-Бете ния, как источник звезд является процесс и его связь с энергией энергии термоядерного синтеза Солнца Некоторая неполнота материала нашей таблицы в случае взаимного пересечения тем физики и астрономии объясняется спецификой ряда более сложных вопросов, например природа переменных звезд, в том числе пуль сирующих, вопрос о распространенности во Вселенной жизни, особенно – жизни разумной.

Связь наук астрономии и физики, а также их технических приложений, еще ярче проявилась в возникшей во второй половине ХХ века методикой исследования небесных тел с помощью космических аппаратов. Поэтому, на наш взгляд, полезно знакомить учащихся с данным материалом не только в рамках учебной деятельности на уроках, но и на внеклассных занятиях, в том числе в форме элективных курсов или дополнительного образования.

В создавшейся ситуации становится актуальной задача постоянного обновления информационного запаса учителей физики для более рацио нального с методической точки зрения преподавания физики и астрономии.

Этой цели может служить организация различных форм послевузовского непрерывного образования. В том числе, возможно, использовать семинары, курсы повышения квалификации преподавателей, публикации методиче ских разработок в ряде педагогических журналов. Целесообразно решать поставленную проблему силами вузовских преподавателей, занимающихся разработкой основных вопросов методики преподавания физики и астроно мии, создание элективного курса для старшеклассников в системе внеуроч ной (внеклассной) работы.

Представленный нами учебный материал, описывающий физические и астрономические понятия и характеристики макротел Земли и Космоса, базируется на принципах дидактики средней и высшей школы. Показана и особенно выделена его научность, обусловленная расширением и углубле нием материала, частично выходящего за рамки программы средней школы.

Одновременно следует отметить значение представленного материала в осуществлении непрерывного образования преподавателей общеобразова тельных учреждений по предметам физико-математического цикла Литература 1. Воронцов-Вельяминов, Страут Е. К.. Учебник астрономии 11 класса. М.:

Просвещение, 2003. – 224 с.

2. Касьянов В.А. Физика. 10 класс: учебник для общеобразовательных учре ждений, М.: Дрофа, 2005. – 416 с.

3. Матвеева Л.М., Носиков С.Е. Междисциплинарные связи, как средство по вышения качества образования. Материалы VШ Международной конференции «Страте гия качества в промышленности и образовании». T. 1. Варна, Болгария, 2012. – 552 с.

От аналогий – к моделированию в преподавании физики лазеров и нелинейной спектроскопии © Т. Я. Дубнищева Новосибирский государственный университет экономики и управления (Новосибирск, Россия) ksent@nsuem.ru Проводимая модернизация образования в России и ФГОС-3 деклари руют необходимость перехода к «компетентностной модели», к новым тех нологиям формирования и развития «системно-креативного» мышления.

Требуется разработка и внедрение новых методов и форм обучения, а также структурных преобразований. Компьютерные технологии, обеспечивая сту дентов обширной информацией, не достаточны для развития творческого мышления, а интерактивные методы внедряются медленно, и каждый шаг на этом пути заслуживает внимания.

В физике существует много примеров использования метода анало гий, хотя отношение к ним довольно скептическое: «это - только аналогия, а не доказательство». При рассуждении по аналогии активизируется ряд мыс лительных процессов (припоминание, воображение), а знания, полученные при рассмотрении одного объекта или процесса, переносятся на другой, ме нее изученный. Так, от наблюдений за детским волчком изобретатель Э. Сперри пришел к созданию гироскопических приборов для автоматиче ского управления самолетом. Дж. К. Максвелл сопоставил созданную им теорию электромагнитного поля с гидродинамикой несжимаемой жидкости и подчеркивал важность поиска аналогий. Они оказались важны в формиро вании языка науки: ток течет, информационный вирус и т.п. Обычно первые аналогии бывают поверхностными, но рождая образ и пробуждая мышле ние, они сыграли свою положительную роль, постепенно заменяясь более широкими и глубокими. Так, на пороге генерации одномодовый лазер ис пытывает переход, который обладает чертами фазового перехода второго рода. Поиск аналогий – полезный и интересный прием мышления для ин терактивного обучения студентов. Он позволяет, с одной стороны, визуали зировать какие-то сложные явления, а с другой, перенести существующие знания из одной области в другую.

Метод аналогий, используемый в разработке ряда методов нелиней ной спектроскопии, может быть применен в учебных дисциплинах подго товки студентов по направлениям «Фотоника и оптоинформатика», «Инно ватика», «Оптотехника» и др. Легкость освоения сложного материала обес печивается работой ассоциативного восприятия. Так, в методе насыщенного поглощения обычно используют либо встречные, либо однонаправленные лазерные волны [1–2]. Но перестройку частоты слабой волны можно заме нить более простым в реализации сканированием других параметров - про странственной частоты [3] или использованием модуляции волны [5, 6].

Пространственно-частотные резонансы в нелинейно-поглощающих средах могут служить основой для создания управляемых динамических простран ственно-временных фильтров в системах оптической обработки информа ции, а нелинейно-поглощающая ячейка становится фильтром простран ственных частот. Согласно работе [3], упрощается обработка полученного на выходе схемы сигнала, поскольку для этого можно использовать разра ботанные методы фурье-оптики. Иначе говоря, сильная световая волна, ин дуцирующая ряд нелинейных эффектов в газовой среде, навела в ней дина мическую голограмму, которую можно «прочитать» с помощью слабой волны. Использование языка, сложившегося в смежных областях знания, существенно поднимает уровень образованности студентов, развивает ин туицию, побуждает к творчеству.

Использование аналогий привело к рождению новых методов и поз волило придти к новым научным результатам. Так, с использованием ам плитудно-модулированного излучения были выяснены механизмы колеба тельно-вращательной релаксации в газе при различных давлениях и мень ших требованиях к стабильности лазера [6]. Та же цель может быть достиг нута при соответствующем выборе индекса частотной модуляции, либо многомодового излучения [7], позволят повысить отношение сигнал/шум.

Применительно к рассматриваемым здесь учебным дисциплинам аналогия между явлением оптического эха и теневым эффектом основана на механизме формирования скачка дипольного момента. Несколько различ ных методов спектроскопии насыщенного поглощения - когерентное излу чение в методе разнесенных полей, в атомной интерферометрии и явлениях оптического эха - имеют общие закономерности, связанные с механизмом указанного скачка дипольного момента [8]. Выделение аналогий позволяет найти несколько новых приложений. Обычно считается, что модели, ис пользуемые в науке, представляют из себя упрощенные реальные объекты.

Но та роль, которую они играют в науке и обучении, настолько активна, что их, скорее можно уподобить фонарю, освещающему путь познания в тем ных просторах незнания.

Литература 1. Попова Т.Я., Попов А.К., Раутиан С.Г., Соколовский Р.И. Нелинейные интер ференционные эффекты в спектрах испускания, поглощения и генерации //ЖЭТФ, 1969, Т.

57, вып. 3, С. 850–863.

2. Летохов В.С., Чеботаев В.П. Нелинейная лазерная спектроскопия сверхвысоко го разрешения. – М.: Наука, 1990. – 512 с.

3. Дубнищев Ю.Н., Попова Т.Я. Пространственно-частотные резонансы в не линейно поглощающей ячейке // Письма в ЖТФ, 1978, т. 4, № 9, С. 526–529.

4. Курбатов А.А., Попова Т.Я. Особые точки на контуре линии нелинейного по глощения газа // Оптика и спектроскопия, 1980, Т. 49, С. 402–404.

5. Попова Т.Я. Использование модулированного оптического излучения для по лучения узких нелинейных резонансов в спектроскопии газов // Журнал прикладной спек троскопии, 1977, т. 26, вып. 5, С. 844-849.

6. Василенко Л.С., Попова Т.Я., Рубцова Н.Н., Скворцов М.Н. Изучение молеку лярной релаксации в SF 6 методом амплитудно-модулированной волны // Квантовая элек троника, 1978, т. 5, № 1, С. 56 -62.

7. Бакланов Е.В., Курбатов А.А. Увеличение отношения сигнал/шум в прецизион ной лазерной спектроскопии // Вестник НГУ, сер. Физика, 2012, т. 7, вып. 4, С.19-24.

8. Дубнищева Т.Я. Теневое оптическое эхо // Голография: теоретические и при кладные вопросы (сборник научных трудов). – Под ред. Г.В. Скроцкого и др. – Ленинград:

ФТИ, 1988.

Новые технологии обучения © Е. В. Ефремов, Е. Ю. Бахтина, И. Г. Иванова Московская государственная академия коммунального хозяйства и строительства (Москва, Россия) physics-kaf@mail.ru;

ingaivanov@mail.ru Для подготовки бакалавров с 2010 года введены новые федеральные государственные образовательные стандарты (ФГОС). На их основе разра ботаны новые учебные программы, в том числе и для подготовки специали стов по вечерней форме обучения. Однако при реализации этих программ по физике на вечернем факультете возникли трудности, с которыми столк нулись как преподаватели, так и студенты. Отметим из них главные:

а) проблемы, возникшие у преподавателей:

- низкий стартовый уровень подготовки студентов: изучение физики приходится начинать практически с нуля;

- сокращение числа учебных часов, в связи с чем учебный материал необходимо сильно уплотнять, а лекционные демонстрации просто исклю чить.

б) проблемы студентов:

- усталость после основной работы;

-отсутствие возможностей регулярного посещения занятий плюс не достаток времени для учебной работы в домашних условиях;

- тенденция к снижению мотивации к учебе, элементарное нежела ние учиться, снижение престижа знаний (самое главное).

Коллектив вечернего факультета уже несколько лет работает над ре шением этих проблем и добился некоторых положительных результатов.

Так было установлено, что для повышения уровня подготовки спе циалистов в учебном процессе по физике должны использоваться информа ционно-коммуникационные технологии с применением активных форм обучения, таких, как исследование, дискуссия, которые позволяют быстрее усваивать учебную информацию и увеличивать количество учебного мате риала, выдаваемого на лекции.

Проведенные исследования показали необходимость модернизации самой важной части учебного процесса - лекции. Лекция должна сочетать традиционную лекцию и мультимедийную презентацию, что делает её мак симально наглядной и легко воспринимаемой.

В ходе проведения такой лекции преподаватель остается главным действующим лицом и у него появляется возможность в полной мере насы тить лекцию информационным материалом.


Известно, что при проведении любой лекции необходимо переходить от простой передачи знаний от преподавателя к студенту к проблемно исследовательскому подходу.

При мультимедийном чтении лекции этот процесс решается эффек тивнее. Студенты более активно втягиваются в процесс познания и активнее принимают участие в обсуждении и исследовании лекционного материала.

В мультимедийной лекции весьма целесообразно представить учебный ма териал в виде блоков (модулей) – логически законченных, связанных пор ций учебного материала. Такой блок очень удобен для одномоментного восприятия материала.

При разработке мультимедийной лекции также должны быть сфор мулированы требования к комплекту презентационных материалов, как это сделано на примере преподавания физики. Главное – это тщательный отбор учебного материала, основанный на следующих положениях:

а) давать только физическую суть изучаемых явлений, без подроб ных математических выкладок и доказательств;

б) приводить практическое применение законов в производственной практике);

в) учебный материал должен быть хорошо структурирован;

г) особое внимание надо уделять визуализации знаний;

д) из-за недостатка времени и оборудования почти недоступной ста ла лекционная демонстрация, поэтому мультимедийные лекции должны включать видеозапись натурных экспериментов, компьютерные модели де монстраций.

Методика изложения мультимедийных лекций основана на ряде тех нологических новаций, которые следует соблюдать:

- оптимальный выбор последовательности демонстрации слайдов;

- определение продолжительности экспозиции каждой порции учеб ного материала и др.

С учетом вышеназванных требований, для студентов вечернего фа культета был разработан комплект презентационных материалов для прове дения мультимедийных лекций по курсу общей физики в техническом вузе.

Для этой разработки были использованы программы Power Point и пакет Microsoft Office. Выбранные программы позволяют легко редактировать со зданные материалы и добавлять готовые слайды.

Лекционные занятия с разработанным комплектом презентационных материалов проводятся на вечернем факультете со студентами разных спе циальностей уже в течение двух учебных лет. К настоящему времени созда но более 700 слайдов.

Накопленный опыт чтения таких лекций позволяет сделать следую щие выводы:

1. Использование большого количества иллюстрационных материа лов положительно влияет на усвоение курса физики.

2. Наглядность, лаконичность и эстетичность предъявляемого мате риала сокращает время на оформление записей на доске и высвобождает время на обсуждение изучаемых вопросов.

3. Распечатанные слайды являются опорными конспектами. Они об легчают работу студентов по дальнейшему изучению материала и подго товку к зачету (экзамену).

4. На основе разработанного комплекса можно в дальнейшем разра ботать комплект интерактивных материалов для индивидуальной работы студентов: тестовые вопросы, проверяемые автоматически и интерактивные задания исследовательского характера.

Выявлена также необходимость в доработке комплекта материалов Выводы:

1. Эффективность предлагаемой методики, в частности, количество материала, изучаемого за время, отведенное на одну лекцию, может быть увеличено на 15–20% по сравнению с лекцией, прочитанной обычным ме тодом.

2. Проведение мультимедийных лекций не требует специальной под готовки преподавателей: методику их проведения освоить достаточно легко.

3. Чтение мультимедийных лекций на современном уровне несо мненно повышает авторитет преподавателя, что очень важно для полноцен ного взаимодействия преподавателя и студента.

Более детальную информацию о проведенных исследованиях по по вышению качества обучения можно получить, ознакомившись с учебно методическим пособием «Дидактические аспекты подготовки бакалавров строителей», авторов: Е.В. Ефремов, Е.Ю. Бахтина, И.Г. Иванова, П.И.

Жидкин, изданным МГАКХиС, 2012 г.

Литература 1. Усток Х.З., Жачкин В.А., Жидкин П.И., Жуков И.А., Иванова И.Г. Некоторые методи ческие аспекты совершенствования физического практикума в техническом вузе. // Мате риалы XI Международной учебно-методической конференции «Современный физический практикум СФП-2010», Минск, 12–14 октября 2010 г. С. 85–86.

2. Ефремов Е.В., Иванова И.Г., Бахтина Е.Ю., Жидкин П.И. и др. «Исследование дидакти ческих и воспитательных функций математических и естественнонаучных дисциплин при подготовке инженеров-строителей по вечерней форме обучения», – М. МГАКХиС, 2011 – 86 с.

Магистерская программа «Современное естествознание»:

структура и организация научно-исследовательской работы студентов © Л. Н. Заварыкина, М. Ю. Королев, Л. В. Королева, Е. Б. Петрова Московский педагогический государственный университет (Москва, Россия) lor30@mail.ru, koroleva_lv@list.ru Подготовка магистров по направлению 050100.68 «Педагогическое образование» (магистерская программа «Современное естествознание») не возможна без организации в процессе обучения научно-исследовательской работы (НИР) студентов. «Научно-исследовательская работа в семестре»

включена в учебный план данной магистерской программы как отдельная учебная дисциплина, имеющая общую трудоемкость 27 зачетных единиц (972 часа). Структура и организация научно-исследовательской работы ма гистров вытекает из ее целей и задач, а также определяется количеством ча сов, выделенных на ее проведение.

Концепция НИР базируется на понимании того, что научно исследовательская работа магистров должна быть подчинена следующим целям:

формированию специальных профессиональных компетенций;

формированию практических навыков, направленных на самостоя тельный поиск, анализ и синтез теоретических знаний;

использованию полученных знаний и навыков для решения акту альных проблем, сформулированных в магистерской диссертации и при проведении научно-педагогической практики.

Для успешной работы в этом направлении необходимо решить сле дующие задачи:

1) сформировать у магистрантов навыки планирования, проведения и анализа научных достижений при подготовке диссертации;

2) выявить и обсудить актуальные научные проблемы по тематике магистерских диссертаций, а также обосновать теоретическую и практиче скую значимость избранной темы научного исследования;

3) сформировать умения представлять результаты своих исследова ний в виде рефератов, презентаций, статей или докладов на научной конфе ренции.

С учетом поставленных целей разработаны структура и содержание НИР подготовки магистров по программе «Современное естествознание».

Научно-исследовательская работа включает два взаимодополняющих ком понента:

научный семинар;

подготовка магистерской диссертации.

Рассмотрим подробнее содержание и особенности организации научно-исследовательской работы студентов в рамках обучения по маги стерской программе «Современное естествознание».

Содержание занятий научного семинара определяется особенностя ми развития естествознания на современном этапе (под естествознанием нами понимается научная область, включающая естественные науки).

Наиболее актуальными проблемами этой области научного знания, на наш взгляд, являются математические аспекты каждой из наук (изучение и по строение математических моделей различных процессов и явлений), а также теоретические и экспериментальные методы исследования, используемые в естествознании.

Важной составляющей содержания научных семинаров является рас смотрение учебной дисциплины «Естествознание»: ее места, содержания и методов, как в высшей, так и в средней школе. На этих семинарах рассмат риваются метапредметные проблемы естествознания, такие как вклад нано технологий в современную науку, значение информационной составляющей в каждой из наук и многие другие.

Для облегчения освоения магистрантами новых для них форм работы нами предлагается использовать модульную структуру. Так как формирова ние естественнонаучных знаний неразрывно связано с процессами интегра ции естественных наук на современном этапе, то логично включать в план проведения научных семинаров не только обсуждение результатов текущей исследовательской работы магистрантов, но и знакомство с новейшими до стижениями современного естествознания. Поэтому проводятся междисци плинарные научно-образовательные семинары по современным проблемам естествознания под общим названием: «Мир глазами науки». Для обсужде ния предлагаются четыре модуля:

4) физико-математические и технические науки;

5) химия, биология, экология;

6) мир нанотехнологий;

7) науки о Земле.

Каждому из студентов предлагается написать небольшой реферат по теме, выбранной из примерного перечня и соответствующей этим модулям.

Вторая содержательная компонента научно-исследовательской рабо ты – это подготовка магистерской диссертации. Вначале проводятся заня тия, имеющие ориентационную функцию, посвященные ознакомлению с тематикой исследовательских работ и актуальными проблемами в образова тельной области «Естествознание» в системе профильного обучения. Затем рассматриваются проблемы, характерные для любой научной работы, свя занные с выбором и формулировкой темы, формулировкой актуальности работы, ее целей и задач;

оформление работы в целом и некоторых специ альных разделов, таких как, например, обзор литературы или библиография.

Обучение студентов в магистратуре мы рассматриваем как средство дальнейшего усиления их фундаментальной и профессиональной подготов ки. Магистерская диссертация представляет собой завершенное исследова ние по актуальным вопросам естественнонаучного образования. Ее меж предметный характер (область «Естествознание») отражает творческий по тенциал автора, раскрывает его умение анализировать проблемы и концеп ции современных естественнонаучных теорий и междисциплинарные связи.


Это позволяет на более высоком научно-методическом уровне применять полученные знания в педагогической деятельности.

В связи с внедрением в процесс обучения широкой дифференциации и интеграции знаний в профильной школе все большее значение приобре тают элективные курсы межпредметного характера. Поэтому многие маги стерские диссертации посвящены разработке таких элективных курсов.

Предлагаемые магистрантами элективные курсы сконструированы таким образом, что в них включены вопросы истории математики и физики, аст рономии и других естественных наук, модельные задачи, сведения о жизни и творчестве выдающихся ученых прошлого, исторические задачи и про блемы, решение которых внесло вклад в развитие естествознания и т.д.

Работа над магистерской диссертацией выбор и обоснование акту альности темы, моделирование структуры диссертации, подбор и решение модельных задач, использование компьютерных моделей и др. способ ствует формированию профессиональных компетенций на исследователь ском (творческом) уровне. Разработка методики преподавания включает формы и методы обучения, содержание материала и т.д.

Подготовка магистерской диссертации позволяет, с одной стороны, студентам показать уровень полученных ими знаний, сформированных профессиональных компетенций. С другой стороны, преподаватели могут оценить результаты и эффективность разработанных методик обучения сту дентов и их готовность к профессиональной деятельности. Таким образом, магистерские диссертации не только углубляют фундаментальную подго товку, но и являются важным этапом в профессионально ориентированной подготовке студентов.

Важным моментом научно-исследовательской работы студентов яв ляется ее организация, так как опыт преподавания свидетельствует, за ред ким исключением, о несамостоятельности современных студентов. Органи зация самостоятельной работы студентов – это важный этап на пути дости жения поставленных целей и решения задач. Основные направления само стоятельной работы магистров выделены для каждого компонента научно исследовательской работы:

работа с литературой (конспектирование, анализ, обобщение);

работа с информационными ресурсами (поиск, отбор систематиза ция информации по изучаемой теме);

подготовка презентаций и написание кратких рефератов по вы бранным темам;

подготовка к тестированию, промежуточной и итоговой аттеста ции;

работа с контрольными материалами (контрольные вопросы по те ме, вопросы к экзамену и др.).

Нами были выделены основные виды самостоятельной работы сту дентов в рамках каждого из компонентов НИР. В рамках научного семинара это работа с информационными ресурсами: поиск, отбор систематизация информации по теме исследования;

работа с учебной литературой: конспек тирование, анализ, обобщение;

изучение и обобщение опыта учителей в об ласти, связанной с темой исследования;

работа с информационными ресур сами при подготовке презентаций;

разработка и апробация семинара презентации.

При подготовке магистерской диссертации – это работа с информа ционными ресурсами: ознакомление с тематикой исследовательских работ и актуальными проблемами в области «Естествознание» в системе профиль ного обучения;

выполнение теоретического исследования по теме и написа ние теоретической главы диссертации;

разработка поурочного планирова ния и методических рекомендаций к урокам в рамках педагогического экс перимента;

составление библиографии и краткой аннотации учебной отече ственной и зарубежной литературы по теме исследования;

составление ин дивидуального плана-графика в каждом семестре и отчета по нему.

Организация НИР магистров предусматривает промежуточный и те кущий контроль своевременного выполнения каждого этапа работы. С этой целью каждый магистрант должен вести учет выполненной работы и отра жать основные этапы этой работы в индивидуальном плане-графике. Теку щий контроль – это защита каждого промежуточного этапа индивидуально го план-графика. Итоговый контроль – зачет в конце семестра по всем вы полненным пунктам индивидуального плана-графика.

На наш взгляд, предложенная структура и организация научно исследовательской работы студентов, обучающихся по направлению подго товки 050100.68 «Педагогическое образование» соответствует концепции и логике освоения магистерской программы «Современное естествознание» и способствует развитию профессионально-личностных качеств и исследова тельской компетенции магистрантов.

Формирование профессиональных компетенций в рамках магистерской программы «Современное естествознание»

© Л. Н. Заварыкина, М. Ю. Королев, Л. В. Королева, Е. Б. Петрова Московский педагогический государственный университет (Москва, Россия) maxkor67@mail.ru, 1960_15@list.ru В процессе подготовки магистров по направлению 050100.68 «Педа гогическое образование» (магистерская программа «Современное естество знание», открытая в МПГУ при кафедре физики для естественных факуль тетов) предполагается развитие профессионально-личностных качеств и формирование специальных профессиональных компетенций. Данная зада ча решается, в частности, в рамках научно-исследовательской практики (НИП), включенной в учебный план магистратуры и имеющей общую тру доемкость 12 зачетных единиц (432 часа). Научно-исследовательская прак тика содержит два взаимодополняющих компонента: естественнонаучный проект и лабораторный практикум по естествознанию.

Под естественнонаучным проектом мы понимаем исследование ка кого-либо объекта, процесса или явления природы, проводимое с учетом всех этапов выполнения проектной деятельности. Целями естественнонауч ного проекта являются:

усиление фундаментальной и профессиональной подготовки в об ласти «Естествознание»;

интеграция естественнонаучных знаний;

всестороннее и последовательное овладение магистрантами основ ными видами научно-исследовательской деятельности в области естествен нонаучного образования.

Задачи естественнонаучного проекта заключаются в:

приобретении студентами научно-исследовательской и проектной компетенций, компетенций в области анализа, систематизации и обобщения естественнонаучных знаний;

овладении основными методами проведения научного исследова ния;

овладении методом моделирования на исследовательском уровне;

расширении знаний о модельных представлениях в естествознании;

углублении и закреплении теоретических знаний и умений маги странтов по дисциплинам предметной подготовки;

разработке теоретической базы магистерской диссертации и созда нии условий для получения экспериментальных результатов по теме маги стерской диссертации.

Проектная деятельность базируется на использовании двух основных подходов: фундаментального и методологического. Первый этап выполне ния естественнонаучного проекта включает анализ существующей литера туры и систематическое изложение теоретического материала по избранной теме. Магистранты знакомятся с теоретическими и экспериментальными методами научного познания, овладевают некоторыми исследовательскими умениями.

Работа над проектом предполагает выполнение магистрантами ком плекса следующих заданий:

1. Аналитические задания изучить учебную и научную литературу по выбранной теме, проанализировать состояние проблемы и построить план (модель) выполнения проекта.

2. Частично-поисковые задания отобрать материал по выбранной естественнонаучной тематике, выделить различные модели и модельные задачи по избранной теме, подготовить теоретический доклад по теме исследования, разработать сценарий, презентацию к выступлению на научной студенческой конференции.

3. Творческие задания разработать тематику ученических проектов по одному из направ лений, разработать сценарий проектной деятельности учащихся по из бранному направлению.

Выполнение магистрантами естественнонаучного проекта включает следующие этапы:

1. Подготовительный (ознакомительный) этап направлен на форми рование у магистранта умений:

ставить задачи и формировать план исследования в области есте ственнонаучных знаний;

выполнять библиографическую работу с использованием совре менных компьютерных технологий;

выбирать необходимые методы исследования, знать современные методики исследования и модифицировать их для целей конкретного иссле дования;

составлять программу экспериментального исследования в области естественнонаучного образования с учетом избранного направления маги стерской диссертации.

2. Практический (поисково-практический) этап направлен на изуче ние магистрантами:

теоретических методов исследований в области естественнонауч ных знаний, в том числе, метода моделирования (преимущественно, мате матического), научного материала по избранной тематике, опыта представления данной тематики в образовательном процессе в школе и вузе.

3. Итоговый этап направлен на решение задач по формированию у магистрантов умений:

анализировать и обобщать теоретические и экспериментальные ре зультаты своей научно-исследовательской деятельности;

корректировать ход исследования и намечать направления даль нейших исследований;

представлять итоги проделанной работы в виде отчетов, статей, компьютерных презентаций и т.д.

докладывать результаты исследования и защищать положения, вы двинутые в ходе исследования.

На заключительном этапе магистранты готовят отчеты по естествен нонаучному проекту, участвуют в работе научно-практической конферен ции по итогам выполнения проектов.

Естественнонаучный проект выполняется студентами-магистрантами индивидуально или небольшими группами в рамках внеаудиторной (само стоятельной) работы.

В ходе выполнения естественнонаучного проекта формируются спе циальные профессиональные компетенции, которые получат свое дальней шее развитие при изучении других дисциплин учебного плана и при выпол нении магистерской диссертации. Работа над естественнонаучным проек том предполагает помимо овладения методами и приемами научно исследовательской работы включение магистрантов в процесс разработки инновационных материалов, которые апробируются в школе и вузе в ходе педагогической практики и в дальнейшем могут применяться в практиче ской деятельности. Во ФГОС общеобразовательной школы включена про ектная деятельность учащихся, которой уделяется большое внимание. В процессе обучения в магистратуре необходимо готовить специалистов но вой формации – обучать будущих магистров образования организации про ектной деятельности в школе, причем сделать акцент на выполнении проек тов высокого качественного уровня.

Естественнонаучный проект является теоретической и эксперимен тальной базой для выполнения лабораторного практикума по методике пре подавания естествознания и магистерской диссертации.

Вторым компонентом научно-исследовательской практики является лабораторный практикум по естествознанию. Лабораторный практикум яв ляется одной из важнейших форм обучения в магистратуре, так как имеет большое мировоззренческое значение. При создании практикума по есте ствознанию для магистратуры мы исходили из особенностей эксперимен тальной подготовки студентов естественнонаучных и математических спе циальностей и направлений подготовки, содержания и структуры интегра тивных курсов в магистратуре. Основной целью практикума является обес печение фундаментального естественнонаучного образования и методиче ской подготовки будущих учителей естествознания.

Работа в практикуме предполагает большую долю самостоятельно сти студентов в ходе проведения работ, использование современного обо рудования и компьютерных технологий. Внедрение практикума по есте ствознанию позволяет формировать у выпускников магистратуры такие важные компетенции как знания методологии экспериментального исследо вания в области естествознания и способность использовать эти знания в научно-педагогической и научно-исследовательской деятельности.

Особенностью лабораторного практикума по естествознанию являет ся то, что он не сопровождает какую-либо отдельную дисциплину, а являет ся самостоятельным элементом, иллюстрирующим общенаучные идеи есте ствознания в целом. Это обусловлено основной задачей, стоящей при обу чении в магистратуре – интеграцией естественнонаучных знаний. Перечис ленные нами особенности определяют принципы отбора содержания и структуру лабораторных работ естественнонаучного практикума.

В лабораторном практикуме по естествознанию студенты физиче скими методами исследуют, например, биологические системы: систему кровообращения человека, слуховую систему человека, оптическую и цве товоспринимающую системы глаза и т.п. На этом этапе в полной мере ис пользуются все виды моделирования.

Примерами лабораторных работ в этом практикуме являются следу ющие работы:

1) «Исследование модели катаракты», 2) «Исследование светочувствительных элементов глаза человека», 3) «Исследование цветовоспринимающей системы глаза человека», 4) «Исследование слуховой системы человека с помощью виртуально го аудиометра», 5) «Исследование спектров излучения различных источников света», 6) «Исследование модели полярных сияний».

Лабораторный практикум по естествознанию, организованный по добным образом, позволяет студентам не только провести эксперименталь ное исследование и обработать его результаты. Такой лабораторный прак тикум способствует развитию творческих способностей студентов. Несо мненным достоинством его является возможность выполнения большей ча сти заданий во время, отведенное для самостоятельной работы, так как не требует специального физического оборудования. Приоритет приобретает деятельностное содержание перед информационным. Очень важными ста новятся продуктивная ориентация обучения, интеграция педагогических и экспериментальных технологий.

Применение мини-конспекта при организации самостоятельной работы студентов по физике на естественнонаучных факультетах © Е. А. Карулина, И. О. Попова Российский государственный педагогический университет им.А.И. Герцена (Санкт-Петербург, Россия) timof-ira@yandex.ru При переходе на образовательные программы, отвечающие ФГОС третьего поколения, произошло существенное уменьшение количества ча сов, отводимых на изучение физики на естественнонаучных факультетах, кроме этого, половина учебного времени отведена на самостоятельную ра боту. Поэтому, рациональная организация самостоятельной работы должна создать основу для самообразования будущих специалистов и подготовки их к профессиональной деятельности в современном мире, поскольку глав ной целью современного высшего профессионального образования является подготовка конкурентоспособного, профессионально компетентного специ алиста и создание условий для его профессионального развития в процессе обучения.

В самостоятельной работе студентов можно выделить основную (ра бота с лекционным материалом;

обзор литературы и электронных источни ков;

выполнение домашнего задания;

подготовка к лабораторным работам, практическим и семинарским занятиям;

подготовка к коллоквиуму, зачету и аттестации) и вариативную (выполнение курсовой работы или проекта;

ис следовательская работа и участие в научных студенческих конференциях, семинарах;

написание реферата, научной статьи по заданной проблеме) ча сти.

Отметим, что при итоговой аттестации по физике студентов есте ственнонаучных факультетов очень часто приходится сталкиваться с низкой подготовленностью обучающихся, их неспособностью выделить главное, структурировать и запомнить достаточно большой объем информации. Для преодоления данной проблемы можно предложить обучающимся такую форму вариативной составляющей самостоятельной работы, как создание мини-конспекта или «шпаргалки». Данная технология позволяет развивать и формировать у студента ряд важных умений, таких, как мыслить нешаб лонно, оригинально;

обобщать информацию в микроблоки;

глубоко прора батывать материал, акцентируя внимание на основной, главной, стержневой информации;

выбирать и систематизировать ключевые понятия, термины, формулы.

Можно заранее предложить студентам структуру такой «шпаргалки», или же это будет свободная форма выполнения задания, главное, чтобы она содержала не развернутый ответ, а лишь принципиально важную информа цию. При сдаче экзамена студент при ответе может воспользоваться своим «мини-конспектом», предварительно проверенном преподавателем.

Приведем пример такого частично заполненного мини-конспекта, под готовленного студентами, при изучении раздела «геометрическая оптика».

Тема: «Геометрическая оптика»

Законы Закон прямоли гео- нейного распро метри- странения света ческой (рис. полутени) оптики Закон независимо сти световых пуч ков Закон отражения света Закон преломления света Опти- Плоское зеркало Заполняется аналогично части «Законы гео ческие метрической оптики» с использованием Сферические зер систе- схематических рисунков.

кала мы Линзы Призмы Микроскоп, под зорная труба и т. д.

Искажения изобра жений в оптических системах Положительным опытом примене ния такой технологии «мини-конспект» яв ляется реализация итоговой аттестации по физике у студентов факультета математики РГПУ им. А.И. Герцена. Диаграмма пока зывает, что использование такой практики позволило студентам лучше подготовиться к экзамену, создать положительный психо логический настрой при изучении дисци плины, и, в итоге, получить более высокий балл по результатам аттестации.

О преподавании физики бакалаврам эколого-биологического факультета © Л. А. Кириличева Петрозаводский государственный университет (Петрозаводск, Россия) armando@sampo.ru Основная черта университетского биологического образования – фундаментальность и целостность представлений о живой природе, бази рующихся на общем естественнонаучном мировоззрении. Физика на эколо го-биологическом факультете входит в базовую часть математического и естественнонаучного цикла в структуре основной образовательной про граммы бакалавриата и преподается на первом курсе в течение двух се местров. Курс физики дает студентам последовательную систему физиче ских знаний, практические навыки, необходимые для применения физиче ских законов к решению конкретных физических задач и проведения физи ческого эксперимента;

представление о возможностях применения физиче ских методов исследования в профессиональной деятельности биологов и экологов.

Поскольку живая материя гораздо сложнее неживой, очевидно, что для успешной работы в различных областях биологии необходимы глубо кие познания в физике. Рабочая программа (аудиторные занятия – 132 часа:

лекции 48 часов, лабораторные занятия – 76 часов, практические занятия - часов), составленная в соответствии с требованиями образовательного стандарта высшего профессионального образования (ФГОС ВПО), позволя ет сохранить высокий уровень подготовки студентов.

Основная проблема, с которой, к сожалению, в последнее время ча сто приходиться сталкиваться, заключается в том, что большинство студен тов-первокурсников плохо представляют значимость изучаемого материала для своей будущей профессии, поэтому у них отсутствует мотивация изуче ния физики. Решению данного вопроса способствует реализация в процессе обучения профессионально-ориентированного подхода.

B лекционном курсе излагаются физические процессы, которые про исходят в природе, на примерах раскрывается взаимосвязь физики с биоло гией. Физические законы и явления там, где это уместно, демонстрируются на биологических объектах. Например, рассматриваются такие вопросы, как импеданс и электропроводимость биологических тканей, биопотенциалы, сердце как электрический диполь и основы электрокардиографии, основные сведения о действии полей и излучений на биологические системы [1].



Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 12 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.