Курочкина Т.Н., Сон Т.Е., Смирнов Ю.М., Сыздыков А.К.

Карагандинский государственный технический университет, Казахстан

Использование метода case study при изучении физики

Метод case study (изучение конкретных ситуаций) активно используется в зарубежной практике в обучении экономике, бизнес-наукам, юриспруденции, медицине и предполагает описание некоторой конкретной проблемы и решение ее совместными усилиями группы учащихся.

Метод case study характеризуется следующими основными моментами:

– учащиеся активно вовлечены в учебный процесс;

– окружение демократическое;

– действия интерактивны и ориентированы на студента;

– преподаватель управляет процессом обучения, поощряя студентов к ответственности и самостоятельности.

Студенты работают в малых группах (по 3-4 человека). Обучение и получаемые при этом знания носят интерактивный и динамичный характер: учащиеся самостоятельно конструируют гипотезы об окружающем мире и оценивают их вероятность и жизнеспособность. В отличие от традиционных методов, когда обучение достигается через повторение, и обучающийся руководствуется учебником, в методе case study развиваются как личностные, так и коммуникативные способности: умение работать в группе, выслушивать и анализировать мнение других, высказывать и аргументировать свое мнение, убеждать оппонентов.

Для технических дисциплин технологию case study можно рассматривать как обучение студентов на примерах прикладных приложений теоретических концепций. Физика, на наш взгляд, очень подходит для использования case study, потому что имеется огромное количество практических, из реальной жизни примеров, которые могут быть использованы, чтобы продемонстрировать и конкретизировать теоретические положения.

В качестве примера использования метода case study при изучении курса общей физики рассмотрим кейс, иллюстрирующий современные проблемы физики элементарных частиц. Кейс был назван «Зачем нужно искать бозон Хиггса?». Именно под таким названием ученые Великобритании в 2008 г. писали свое эссе, чтобы убедить министра финансов выделить деньги для их участия в научных экспериментах, планируемых на Большом адронном коллайдере. Здесь приведен фрагмент кейса, материалы для которого были взяты в основном с официальных сайтов CERN и BBC News.

ЗАЧЕМ НУЖНО ИСКАТЬ БОЗОН ХИГГСА? Согласно Стандартной модели частицы приобретают массу, взаимодействуя с полем Хиггса. Одна часто цитируемая аналогия описывает это следующим образом. Представим себе людей на вечеринке. Зал равномерно заполнен беседующими друг с другом людьми. Когда в комнату входит какой-то очень известный человек, то вокруг него образуется повышенная концентрация людей, желающих с ним пообщаться. При его движении по комнате плотная группа людей перемещается вместе с ним. Перемещающемуся объекту (известному человеку) тяжелее двигаться в присутствии толпы, нежели без нее.

Если он остановится, ему труднее будет снова начать свое движение. Это выглядит так, словно у нашего объекта появилась дополнительная масса из-за взаимодействия с «человеческим фоном». Это есть аналогия массы, которую приобретает частица, движущаяся сквозь хиггсовское поле. Теперь представим, что один из участников вечеринки появился в дверях и рассказал ближайшим к выходу людям какой-то слух. Они стали передавать его дальше, в глубь комнаты, и в результате возникла перемещающаяся по комнате «волна» – слух, передающийся по цепочке и притягивающий к себе соседей. Это аналог бозона Хиггса.

Для оценки эффективности кейс-метода были выбраны две однородные группы (24 и 25 человек), в которых результаты тестирований по предыдущим темам были сходными. Кейс был предложен студентам экспериментальной группы за две недели до чтения лекции по теме «Элементарные частицы». Первоначально объем описания ситуации вместе с рисунками составлял 6 страниц.

Затем, в ходе выполнения заданий студентами, он дополнялся наиболее интересными материалами и иллюстрациями, предложенными студентами.

До выдачи кейса студенты экспериментальной и контрольной групп ответили на входной тест, определяющий уровень их осведомленности в области физики атома, атомного ядра и элементарных частиц. Результаты тестирования в обеих группах оказались очень близки. После чтения лекции по данной теме и обсуждения кейса в экспериментальной группе, в этих группах вновь было проведено тестирование, показавшее более высокий уровень знаний в экспериментальной группе. В обоих случаях использовались тесты, состоящие из 30 закрытых заданий с выбором одного правильного ответа. При анализе результатов тестирования были выявлены вопросы, которые по степени трудности заметно различались для этих групп. В таблице 1 приведены частоты правильных ответов на эти задания.

Табл.1. Частоты правильных ответов на тестовые задания

Группа/Задание	1	2	3	4	5	6
Экспериментальная	0,69	0,81	0,95	0,84	0,88	0,72
Контрольная	0,41	0,62	0,76	0,60	0,72	0,44

Опыт показал, что использование метода case study при изучении курса физики повышает познавательную активность студентов, их мотивацию к более глубокому пониманию изучаемого физического явления, стимулирует поиск дополнительной информации по теме, превращая обучение в самостоятельный творческий процесс. В условиях кредитной системы обучения, предполагающей большую роль самостоятельной работы студентов, этот метод имеет большие перспективы при изучении дисциплин естественнонаучного цикла.