Мымрина Н.В., Кузьмичёва А.Е.

Западно-Казахстанский Государственный Университет

им. М. Утемисова

Преподавание физики в ВУЗе по кредитной технологии

С 2005 года педагогический институт ЗКГУ им. М. Утемисова перешёл на кредитную форму обучения. В данной работе не обсуждается вопрос о том, насколько хороша эта система, мы рассмотрим, как в рамках данной системы повысить качество обучения студентов.

На примере раздела общей физики « Механика» рассмотрим формы и методы проведения различного вида занятий. На курс «Механика» приходится три кредита: 15 лекций, 15 практических занятий, 15 лабораторных занятий, 45 часов СРСП и 45 часов СРС. Госстандарт и типовая программа по «Механике» составляют несколько страниц. Как уложиться в столь узких рамках времени и не потерять качество образования? В рамках линейной системы на лекции отводилось 60 часов, на практические занятия 58 часов, на лабораторные занятия 44 часа, на СРС 102 часа. Мы предлагаем использовать следующую методику преподавания дисциплины, которую рассмотрим на конкретном примере по теме: «Колебания». На всю тему выделятся один кредит-час лекция, один кредит-час практика, один кредит-час лабораторное занятие, три часа – самостоятельная работа под руководством преподавателя (СРСП) и три часа самостоятельная работа студента (СРС). Нами создан авторский электронный учебник по «Механике». Этот учебник содержит полный курс лекций, читаемый автором статьи. Курс соответствует ГОСО Республики Казахстан и типовой программе по общей физике. Помимо этого в электронном учебнике есть темы практических занятий и примеры решения задач, описания лабораторных работ, теоретические вопросы, выносимые на экзамен, варианты тестовых заданий. Идеальный вариант это наличие у всех студентов компьютеров, но, к сожалению, это не наш случай. Поэтому мы поступаем следующим образом. На лекционные занятия преподаватель приносит для каждого студента распечатку всей темы, либо студенты делают это самостоятельно. Так тема « Колебания» содержит следующие вопросы: 1. Виды колебаний. 2.Характеристики колебательного движения. 3. Колебания груза на пружинке. ЛГО. 4. Векторная диаграмма. 5. Математический маятник. 6. Физический маятник. 7. Сложение гармонических колебаний. 8. Сложение взаимноперпендикулярных колебаний. 9. Биения. 10. Затухающие колебания. 11. Вынужденные колебания.

Кроме этого, для проведения занятий необходимо иметь компьютерное обеспечение и интерактивную доску. Используются компьютерные модели: свободные колебания, колебание груза на пружинке, математический маятник, физический маятник, фигуры Лиссажу, затухание колебаний, автоколебания, резонанс.

Лекция начинается с объявления темы и записи вопросов. Далее начинается объяснение темы, сопровождаемое компьютерной демонстрацией. При наличии интерактивной доски можно весь лекционный материал выставить на эту доску и сопровождать им лекцию. Используя компьютерные модели, можно меняя различные параметры изучать физические зависимости и получать ряд формул, проводить виртуальный эксперимент. Например, при объяснении затухающих колебаний, меняя коэффициент сопротивления можно наблюдать тенденцию изменения амплитуды затухающих колебаний. Большим достоинством компьютерных моделей так же является тот факт, что одновременно с проведением эксперимента, можно получать графики иллюстрирующие данные явления. Например, наблюдая явление резонанса, можно на графике видеть, как меняется амплитуда вынужденных колебаний в зависимости от изменения частоты колебаний вынуждающей силы. Лекция, таким образом, становится интерактивной формой проведения занятий.

Следующим этапом в методике проведения занятий - это СРСП. Студенты дома переписывают конспект всей темы в свои лекционные тетради, разбирают тему, выносят непонятные моменты на поля (в рамках СРС). На СРСП преподаватель вначале спрашивает, что не понятно, какие возникли сложности при разборе темы. После разрешения проблемных ситуаций проводится семинар по данной теме, на котором выясняется степень усвоения теоретического материала.

Следующий этап это практические занятия. На практических занятиях решаются задачи по теме разобранной на лекции и СРСП. При проведении практических занятий можно использовать электронный задачник по «Механике». Лучший вариант это проведение занятия в компьютерном классе, где у каждого студента свой компьютер с загруженной программой. Современные электронные задачники позволяют студенту выбирать способ решения задачи самостоятельно. Такие задачники называются «диалоговые с выбором сложности». При проведении практических занятий необходимо развивать креативное мышление у студентов, умение перерабатывать знания. Для этого от преподавателя требуется проведение практических занятий в постоянном диалоге со студентами, создание атмосферы побуждающей к получению знаний. В конце практического занятия задаётся задание на дом. Помимо общего задания, каждый студент получает индивидуальное семестровое задание. После проработки темы на лекционном и практическом занятии, можно начинать решать задачи по данной теме из индивидуального задания.

Следующий этап в нашей методике это лабораторные работы. Дидактика очень высоко оценивает роль лабораторных работ, так как они значительно стимулируют интерес к изучаемому предмету. Проведение лабораторных работ и демонстрационного эксперимента с использованием компьютерных моделей ещё больше усиливают мотивацию получения знаний по физике. Для проведения компьютерного физического эксперимента и лабораторных работ мы используем оборудование «L-микро» (ПФ РНПО РОС УЧПРИБОР), созданное Демашевым А.В. По теме колебания можно провести лабораторную работу «Изучение колебаний математического маятника». Оборудование состоит из компьютерного измерительного блока L-микро, скамьи с оптоэлектрическими датчиками, платформы с блоком стартового устройства. Данное оборудование позволяет провести реальный физический эксперимент и компьютерную обработку результатов эксперимента. Кроме оборудования L-микро, включающего в себя компьютер для обработки результатов экспериментов, мы проводим и виртуальные лабораторные работы. Например, в теме «Колебания» можно провести работу «Изучение вынужденных колебаний», разработанную кампанией ООО «Физикон». Возможности компьютерной модели таковы, что мы, меняя такие параметры как , можем наблюдать, как меняется амплитуда резонанса, анализировать графики, заполнять таблицы. По ходу эксперимента студенты записывают в тетради результаты измерений. Следующий этап это выводы по лабораторной работе, которые студенты делают индивидуально.

Но следует помнить, что виртуальные эксперименты никогда не заменят реальные физические эксперименты. Физика это наука экспериментальная, и необходимо использовать потенциальные возможности реальных физических экспериментов. Как правило, лабораторные работы по физике содержат несколько упражнений. Мы поступаем следующим образом: 1. проверяем готовность студентов к занятию, т.е. проверяем у него описание данной лабораторной работы; 2. делим студентов академической группы на подгруппы по числу упражнений; 3. выбираем в подгруппе «руководителя проекта» (каждый раз другого студента), т.е. студента который будет руководить ходом конкретного эксперимента; 4. одновременно проводится несколько экспериментов, а преподаватель и лаборант, контролируют и корректируют работу студентов; 5. делаются расчеты по упражнениям; 6. после того, как каждая подгруппа проделала свое упражнение и сделала расчёты, выбирается студент, который рассказывает всей группе о ходе проделанного эксперимента и выполненных расчетах; 7. все студенты в свои лабораторные тетради в заранее подготовленные таблицы заносят результаты эксперимента и делают вывод по работе; 8. последний этап – это ответ студентов на вопросы, приведенные в теоретической части лабораторной работы, которые они подготовили письменно дома. Возможность проведения лабораторных работ это огромное преимущество физики и его необходимо использовать на 100 %.

Завершающий элемент изучения темы -это на очередном СРСП сдача коллоквиума по теме «Колебания». Можно разнообразить работу со студентами по данной теме, задав им темы рефератов на тематическую научную конференцию, а также можно дать индивидуальное творческое задание. Хочется отметить, что за семестр достаточно одной конференции и одного творческого задания. Темы докладов на конференцию и тему творческого задания необходимо задавать в самом начале семестра, чтобы было больше времени на подготовку. Темы творческого задания могут быть следующие: используя макромедийные средства создать компьютерную модель реального физического эксперимента или явления: 1. Колебания ЛГО; 2. Колебания математического маятника; 3. Колебания физического маятника; 4. Сложение колебаний; 5. Затухающие колебания; 6. Вынужденные колебания. Для тех, кому такое задание не под силу: можно порекомендовать подготовить компьютерную презентацию любого вопроса. Использование компьютера для выполнения творческого задания, позволят студентам не только закреплять знания, полученные на занятиях по Информатике и программированию, но и самостоятельно развиваться в данном направлении. То есть, давая такие задания, мы в действительности реализуем задачу современного образования, осуществляем межпредметные связи и развиваем компьютерную грамотность студентов. И последний этап нашей методики – это проведение тематических научных конференций. Тематическая конференция формирует познавательные мотивы студентов, развивает интерес к физике, стимулирует студентов постоянно узнавать что-то новое самостоятельно. Тематика конференций носит развивающий характер, так на первых курсах это более простые темы, носящий реферативный характер, на старших курсах подготовка докладов требует глубокого анализа информации и собственных исследований. В курсе Механика можно предложить тему: «Колебания и волны в природе и технике». Таковы в общих чертах основы нашей методики преподавания физики по кредитной технологии обучения.