WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     ||
|

- разработана и реализована модель обучения классической механике, основанная на применении вариационных принципов механики, канонического формализма и использовании элементов современного математического аппарата.

Практическая значимость исследования состоит в разработке:

- курса лекции по классической механике для педагогического университета, учитывающего связи классической механики с другими разделами теоретической физики;

- методических рекомендаций к курсу лекций по классической механике для педагогического университета.

- учебного пособия по классической механике для студентов педагогического университета.

На защиту выносятся:

1) теоретическое обоснование содержания курса классической механики, обеспечивающего плавный переход к другим разделам и способствующих более легкому пониманию теоретической физики в целом;

2) содержание курса лекций с использованием элементов современного математического аппарата, что позволяет не только упростить выражение, но и облегчить выводы различных формул, а также приучает студента к обозначениям, принятым в теории поля (электродинамике, гравитации и т.д.);

3) методика обучения классической механике на основе психолого-педагогических особенностей студентов педагогического вуза.

Структура и объем работы:

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы, изложена на 142 страницах текста, содержит 2 таблиц, 8 рисунков. Список литературы состоит из 122 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обосновывается актуальность исследуемой проблемы; определяется цель, объект и предмет исследования; формулируется гипотеза; выделяются задачи; раскрываются методы исследования, его научная новизна, теоретическая и практическая значимость; приводятся основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Теоретические основы разработки учебного процесса по классической механике в курсе теоретической физики для педагогического университета» осуществлен анализ процесса научного познания, психолого-педагогических концепций деятельности и видов обобщения в обучении, выявлены системные свойства, содержательная структура и гипотетико-дедуктивная организация знания в физической теории и сделан вывод о том, что система образования в педагогическом вузе в целом отличается рядом характерных особенностей:

- наличием большого числа межпредметных связей;

- педагогической направленностью образовательного процесса;

- вариативностью обучения.

Характерные особенности обучения в педагогическом вузе в значительной степени проявляются и в рамках дисциплин естественнонаучного цикла на факультетах соответствующих специальностей. Образовательный процесс, направленный на формирование, обучение и воспитание будущих преподавателей, призван обеспечить прочный фундамент их естественнонаучного мировоззрения, способствовать успешной интеграции молодых специалистов в современную культурную среду.

Стандарт высшего профессионального образования в педагогическом вузе по специальности физика (квалификация - учитель физики) выдвигает ряд требований к уровню профессиональной подготовки учителя физики, который призван реализовать цели общего физического образования в средней школе. Следуя принципу профессиональной направленности, основными целями содержания обучения в курсе общей и теоретической физики являются:

- формирование системных знаний физических теорий в диалектическом единстве методов научного познания (эмпирических, теоретических и общелогических);

- знания содержательной структуры физических теорий;

- знания учебно-познавательных действий и способов осуществления деятельности - познавательных операций - в целях понимания сущностного содержания физических теорий;

- формирование знаний о современной физической картине мира; формирование естественнонаучного мировоззрения и воспитание научного мышления.

Достижение целей обучения осуществляется в единстве содержательной и процессуальной сторон обучения в структуре отношений: деятельность преподавателя — содержание учебного материала — познавательная деятельность студента.

Методическая система обучения физике является системой диалектически взаимосвязанных компонентов - цели обучения, содержания образования, методов, средств и форм обучения. Методическая система, будучи относительно самостоятельной, является открытой системой. Научное знание имеет деятельностную природу, обусловливающую деятельностный подход в обучении как один из важнейших факторов, влияющих на методическую систему обучения. Непосредственным источником содержания курса физики является физическая теория (как концептуальная система), обладающая своей содержательной структурой научного знания, соответствующими элементами структуры и формируемая методами познания. В этой связи методологию исследования методической системы обучения составляет:

- взаимосвязь теории и практики и деятельностный подход в обучении.

Теоретическую базу исследования методической системы обучения составляют:

- психологические принципы построения и усвоения учебного материала;

- относительная самостоятельность и открытость методической системы обучения физике, связь методической системы обучения с теоретическими обобщениями в физических теориях.

Особенности методической системы обучения физике в высшей педагогической школе, в отличие от средней, педагогической наукой изучены не полно, и исследований по этой методической проблеме мало (В.В. Мултановский, А.Н. Малинин, В.Г. Разумовский и др.). Поэтому в первой главе также осуществлен анализ системы научных знаний и методов научного познания в классической механике, источников и факторов конструирования содержания системного учебного курса механики, определены внешние факторы, влияющие на функционирование методической системы обучения, определены общие требования к результатам обучения классической механике курса основы теоретической физики.

Физическая теория является непосредственным источником содержания физического образования. Дидактическим принципом формирования содержания физического образования и методов обучения в отечественной школе являются принцип научности. Требование научности выражается следующими положениями: содержание образования должно соответствовать уровню развития современной науки; содержание образования должно формировать знания о частных и общенаучных методах познания; формировать знания о закономерностях процесса познания. Добавим: изложение физической теории должно соответствовать её современному пониманию и современной трактовке.

Методическая задача формирования системных знаний требует отражения в методической системе обучения классической механике системно-структурных свойств этой теории. При системном подходе в обучении закладываются основы дальнейшего формирования системных знаний физических теории, системных теоретических обобщений, развития научного мышления будущего учителя.

Классическая механика как физическая теория является концептуальной системой - системой физических понятий и законов, которые оперируют модельными объектами. Вне системы знаний сами по себе понятия и законы утрачивают содержательный смысл и объяснительные функции.

В курсах классической механики (Голдстейн Г., Угаров В.А., Мултановский В.В. и др.) проведен анализ сущностного содержания концептуального ядра классической механики. Однако заметим, перечисленные учебники предназначены для студентов втузов и классических университетов, в этих учебниках не в полной мере учитывается специфика профессиональных потребностей будущего учителя физики.

Схема 1. Структура физической теории (упрощенная модель)

Физические теории, будучи усвоенными, сами приобретает функции метода получения новых знаний и источника творческого подхода в организации учителем процесса обучения. Знание системных свойств теории, взаимосвязи системы знаний и методов познания позволяют учителю творчески и методически эффективно решать задачи формирования системных знаний и научного мышления учащихся (Н.В. Шаронова, П.И. Самойленко, Л.П. Свитков и др.).

В педвузах готовят будущих учителей, и излагаемый им курс теоретической физики должен обладать определенным своеобразием, которое накладывает на преподавателей особую ответственность. Перед классической механикой, как первым разделом курса теоретической физики не стоит задача – формирования мировоззрения, но с введением нового математического аппарата, мы прокладываем дорогу в другие разделы теоретической физики, где она успешно решается. Одним из методов решения этой задачи является изложение вариационных принципов механики, удовлетворяющем сформулированному выше условию. Несомненно, что вариационные принципы механики не только выражают в простой инвариантной форме уравнения движения и уравнения многих полей, но и заключают в себе синтез континуального и дискретного аспектов движения и являются выражением обобщенного принципа причинности в физике. Поэтому, в первой главе показано, как с помощью вариационных методов осуществляется переход от классической механики к другим разделам теоретической физики.

Вторая глава работы «Моделирование учебного процесса по курсу классической механике в педагогическом университете» посвящена разработке

модель учебного процесса обучения классической механике в педагогическом вузе, включая курс лекций с подробными методическими указаниями к каждому параграфу.

На сегодняшний день существует достаточное количество курсов теоретической физики для педагогических вузов. Каждый из них обладает определенными особенностями. Наш курс классической механики, как первый из разделов теоретической физики, ориентирован на более легкое понимание теоретической физики в целом. Нами были выявлены основные трудности в понимании материала, возникающие у студентов, а также проведен анализ рекомендуемой учебно-методической литературы (Жирнов Н.И., Голдстейн Г., Угаров В.А., Мултановский В.В. и др.) для обучении теоретической физики в педагогическом вузе. В результате исследований было установлено, что основные трудности в понимании преодолеваются при особом построении курса классической механики, обеспечивающем плавный переход к другим разделам теоретической физики. Представляется также целесообразным принять некоторые усовершенствования, которые позволяют с одной стороны упростить процесс изложения, а с другой – подготовить студентов к использованию современных обозначений в более сложных разделах физики. Речь идет об использовании правила суммирования Эйнштейна, согласно которому в произведениях по повторяющимся верхним и нижним индексам ведётся суммирование в пределах изменения индексов.

Для того, чтобы воспользоваться этим правилом в разделах классической механики, необходимо при построении курса руководствоваться следующими договоренностями.

1. Обобщенные координаты снабжаются верхними индексами, обобщенные импульсы – нижними.

2. В качестве координатных индексов для обобщенных координат и обобщенных импульсов используются малые буквы латинского алфавита.

3. Пределы изменения координатных индексов от 1 до n, где n – размерность конфигурационного пространства.

Используя правило суммирования Эйнштейна можно при переходе к обобщенным координатам :

записать выражение для скорости и виртуального перемещения в виде:

,

соответственно.

Записав функцию Лагранжа в виде

,

получим выражение для импульса

.

Более простой вид имеет форма записи для функции Гамильтона:

,

скобок Лагранжа

,

и Пуассона

.

Уравнения Гамильтона теперь следует записать в виде:

,.

Использование данного правила позволяет не только упростить выражение, но и облегчить выводы различных формул. С другой стороны, как уже было отмечено, оно приучает студента к обозначениям, принятым в теории поля (электродинамике, гравитации и т.д.).

Третья глава «Методика проведения и результаты педагогического эксперимента» посвящена описанию педагогического эксперимента, статистической обработке экспериментального материала и анализу полученных результатов. Экспериментальная проверка эффективности обучения курса классической механики с использованием материала данной работы проводилась в течении 1998 - 2006 годов на базе Томского государственного педагогического университета. В исследовании принимали участие 211 студентов физико-математического факультета.

В процессе эксперимента использовались следующие методы: анализ учебно-программной документации по курсу теоретической и общей физики, анкетирование и интервьюирование преподавателей, студентов, наблюдение за учебным процессом, опыт преподавания научного руководителя, анализ передового педагогического опыта.

Цели экспериментального исследования:

1. Выявить психолого-педагогические особенности изучения теоретической физики в педагогическом университете.

2. Исследовать целесообразность построения курса классической механики на основе применения вариационных принципов механики и канонических преобразований с введением новых обозначении.

3. Определить влияние экспериментальной методики на уровень знаний студентов педагогического университета.

Эксперимент проводился в три этапа: констатирующий, поисковый, формирующий.

Задачи, методы и результаты всех трех этапов эксперимента представлены ниже.

1 этап. Констатирующий эксперимент.

Задачи (содержание) исследования

1. Определить трудности в понимании, которые возникают у студентов

при изучении классической механики в курсе теоретической физики.

2. Выявление возможности повышения эффективности обучения студентов.

Используемые методы

1. Анкетирование студентов и преподавателей. Наблюдение и анализ занятий.

2. Изучение продуктов деятельности учащихся. Проведение тестовых работ.

3. Изучение и обобщение опыта работы преподавателей физики.

Способы проверки эффективности методов исследования

1. Использование нормативных вариантов проверочных работ.

Результаты эксперимента

1. Выявлено, что при изучении курса теоретической физики, основные трудности в понимании, заключаются в отсутствии связей между некоторыми разделами теоретической физики. Некоторые важные вопросы изучаются формально.

2. Определены существующие методические приемы при изучении курса классической механики.

2 этап. Поисковый эксперимент.

Pages:     ||
|



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

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.