Развитие познавательной самостоятельности студентов в процессе изучения олимпиадных задач по физике

Учащимся предложены к решению задачи изученных тем с возможностью получения двух подсказок. Задача по алгебре и началам анализа предполагала в своем решении вычисление определенного интеграла (11-й класс). По информатике даны задания по темам “Организация подпрограмм” (10 класс) и “Решение уравнений методом половинного деления” (11-й класс).

При решении задачи без обращения за помощью учащемуся необходимо было определить направление поиска решения задачи, выбрать необходимый алгоритм решения, провести вычисления, используя рациональный метод, то есть в данном случае можно говорить о выполнении ослабленных требований исследовательского уровня содержательно-операционного компонента познавательной самостоятельности.

Первая подсказка нацеливала учащегося на определенный метод решения и содержала только общее направление поиска решения задачи. Решение задачи старшеклассником в данном случае обоснованно считать проявлением частично-поискового уровня.

Вторая подсказка выводила ученика на репродуктивный уровень -ему предлагалось рассмотреть подробное решение задачи, подобной экспериментальной, и решить предлагаемую задачу по аналогии.Ниже приведен один из вариантов задания. [2]

Задача. Вычислите, какой путь прошло тело за первые 3 сек с начала движения, если известно, что скорость тела в это время изменялась по закону v(t)=t2.

Подсказка 1. Для решения задачи воспользуйтесь тем, что производная по времени от расстояния есть скорость, и обратно, первообразная от скорости по времени есть расстояние.

Подсказка 2. Рассмотрите решение задачи, аналогичной предложенной к решению Вам.

Задача. Скорость тела за время от 3 до 5 сек изменяется по закону v(t)=t2+2t. Какой путь прошло тело за это время?

Решение. Расстояние можно найти как первообразную от скорости по времени, т.е.

S(t) =. (4.1)

Учитывая, что время изменяется в пределах от 3 до 5 сек, а скорость изменяется по закону v(t)=t2+2t, имеем:

S = = = 48 ( м ) (4.2)

Полученные данные представлены в таблице 4.6.

Таблица 4.6

Уровни содержательно-операционного компонента познавательной самостоятельности (в % к общему числу учащихся)

Предмет Класс	Число учащихся	Исследова-тельский	Частично- поисковый	Репродук- тивный	Не справились с заданием
Алгебра	73	5,5	21,9	64,4	8,2
Информатика	53	9,4	24,5	45,3	20,8
В т.ч. 11 класс	14	7,2	28,6	50	14,2
В т.ч. 10 классы	39	10,3	23,1	43,5	23,1
Всего	126	7,1	23,0	56,4	13,5

С целью подтверждения достоверности полученных данных в некоторых классах на материале курса алгебры 8 класса было проведено повторное исследование.

Учащимся предлагалось решить квадратное уравнение с иррациональными коэффициентами, используя теорему, обратную теореме Виета. Условия и порядок проведения эксперимента остались прежними.

Задание. Найти корни уравнения x 2 ? (5 + 2 7 ) x + 10 7 = 0 .

Подсказка №1. Воспользуйтесь теоремой, обратной т. Виета.

Подсказка №2. Задача. Решить уравнение x2-5x+6=0.

Решение. Пусть x1 и x2 - корни данного уравнения. Тогда, используя теорему, обратную т. Виета, имеем: x1+ x2=5, x1x2=6.

Подбором находим корни: x1=2, x2=3.

Итоги повторного тестирования представлены в таблице 4.7.

С целью установления корреляции результатов первого и второго экспериментов, формально введя обозначения: 0 - задача не решена, 1-репродуктивный уровень, 2 - частично-поисковый и 3 - исследовательский уровни, было проведено сравнение результатов учащихся, принимавших участие в двух исследованиях.

Данные, полученные в первом и втором экспериментах, для всех классов статистически одинаковы. Проведение исследования по двум учебным предметам, большое число тестируемых учащихся (197 человек,из них 47 повторно) и применение различных заданий обеспечивают достаточную надежность и объективность результатов.

Таблица 4.7.

Уровни содержательно-операционного компонента познавательной самостоятельности (в % к общему числу учащихся)

Класс	Число учащихся	Исследова- тельский	Частично- поисковый	Репродук- тивный	Не справились с заданием
11-е классы	45	6,7	33,3	51,1	8,9
10-е классы	26	7,7	19,2	42,3	30,8
Всего	71	7,0	28,2	47,9	16,9

Фамилия учащегося (10 кл.) Ш К З П К А К И А М С П А М К Т

Результат 1-го эксперимента 1 1 2 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 3 3

Результат 2-го эксперимента 1 1 2 0 0 0 0 1 0 2 1 1 1 2 2 1

Фамилия учащегося (11”б” кл.) В А М К М Б К А Г З А П Г К

Результат 1-го эксперимента 1 1 1 2 1 0 1 1 1 1 2 1 3 1

Результат 2-го эксперимента 1 2 1 2 2 0 1 1 0 1 1 1 3 1

Фамилия учащегося (11”а” кл.) Н М С Г М Ж П К П И Г Д В Л К С К

Результат 1-го эксперимента 1 1 1 2 2 1 1 1 0 1 1 1 0 1 3 3 2

Результат 2-го эксперимента 1 2 1 2 2 2 1 1 0 1 2 1 0 1 2 2 3

Объединяя данные, заключаем, что лишь примерно 7% учащихся 10-11 классов могут отобрать из усвоенного и использовать наиболее рациональный метод решения задачи, около четверти старшеклассников обнаружили средний уровень, приблизительно 53% учащихся работают на репродуктивном уровне и примерно 15% старшеклассников не справились с заданиями. Полученные данные дают основание сделать вывод о достаточно низких сформированных операционных умениях и невысоком уровне знаний, формальном усвоении учебного материала учащимися.

Заметим, что при выполнении заданий подавляющее большинство учащихся обращались к помощи учителя с неохотой, стремились брать как можно меньше подсказок (часто в ущерб решению). Данный факт подтверждает выводы о достаточно высоком уровне волевых качеств учащихся, сделанные выше.

Среди основных причин невысокого уровня познавательной самостоятельности современных старшеклассников можно отметить:

- индифферентное отношение учащихся к учению, основанное на низкой мотивация учения;

- преимущественное использование учителями фронтальных форм и репродуктивных методов работы с классом, способствующих пассивному восприятию учебного материала учащимся (Т.И.Шамова); ориентация в преподавании на передачу знаний, а не способов их получения;

- отсутствие методики формирования обобщенных знаний об окружающей действительности;

- недостаточное внимание, уделяемое учителями формированию опыта ведения самостоятельной познавательной деятельности; ограниченность используемых старшеклассниками методов мышления, неумение учащихся рассуждать, недостаточное владение ими методами аналитического мышления, неумение выделить главное в материале, наметить план решения проблемы.

- формализм полученных знаний, проявлением которого является отрыв заученных школьниками правил, положений, законов от умения пользоваться ими для объяснения явлений, происходящих в природе и окружающем мире, от умения применения теоретических знаний к решению практических задач;

- завышенный объем школьного образования, преувеличение уровня учебных возможностей школьников; завышенная наукоемкость, непонимание терминологии учащимися (по данным Н.С.Вислобоковой 70%-80% слов, представляемых ученикам, не осознается в должной мере, и почти половина совершенно не воспринимается).

Наибольшую тревогу сегодня вызывает состояние развития содержательно-операционного и мотивационного компонентов. Очевидно, для решения рассматриваемой проблемы обозначенным компонентам надо уделять больше внимание. По словам С.Л.Рубинштейна: “Кто хочет исправить недостатки человека, должен искать его достоинства, хотя бы потенциально, те свойства его, которые могут быть обращены в достоинства при надлежащем направлении заключенных в нем сил. На них надо опираться при борьбе с недостатками человека, надо искать себе союзников в нем самом.” В данном случае, как своеобразный “рычаг”, “опору” целесообразно использовать достаточно высокую волю учащихся. [17]

Используя результаты проведенных исследований, наметим пути и определим средства развития познавательной самостоятельности старшеклассников.

4.4 Пути и средства развития познавательной самостоятельности студентов

Качество личности познавательная самостоятельность характеризуется комплексом специфических психических образований (познавательная потребность достаточно высокого уровня, настойчивость в достижении поставленных познавательных задач, целеустремленность и др.) и практической готовностью индивидуума к ведению самостоятельной познавательной деятельности (определенный уровень знаний и операционных умений, наличие опыта самостоятельной познавательной деятельности и др). Как следствие, можно выделить два направления влияния на познавательную самостоятельность: развитие мотивационно-волевых качеств студента и развитие содержательно-операционного компонента.

Процесс развития познавательной самостоятельности студента не связывается с какими-либо одиночными специальными приемами, развитие данного качества личности определяется всей направленностью обучения. Например, Г.К.Селевко при проведении анализа занятия с позиций развития познавательной самостоятельности студента выделяет следующие аспекты: организацию занятия (структура, мотивация, дозировка материала, начало и конец), общеучебные умения студента (организация рабочего места, самоконтроль, самовоспитание, самообразование, саморегуляция), формирование способов умственных действий преподавателем (сравнение, обобщение, понятие, суждение, рефлексия, воображение), деятельность студентов (воображение, репродукция, самостоятельная работа, применение знаний, поиск, творчество), личностный подход у преподавателя (положительное стимулирование, формирование я-концепции, индивидуальный подход, дифференцированный подход).

Важнейшими дидактическими условиями формирования самостоятельности в познавательной деятельности называют:

- расширение области приложения формируемых знаний, действий и отношений на уровне реализации межпредметных связей;

- переход от указаний преподавателя на необходимость использования определенных знаний и действий в решении учебной задачи к самостоятельному отысканию подобных знаний и действий;

- использование такой организации работы, при которой студенты переходят от формирования отдельных операций выполняемых действий к формированию всего действия;

- переход студентов от овладения действиями в готовом виде к самостоятельному открытию отдельных действий и их систем;

- переход студентов от осознания необходимости овладения данным конкретным умением к осознанию важности овладения целостной структурой учебной деятельности;

- переход от задач репродуктивного характера к задачам творческим, требующим использования знаний и действий межпредметного характера.

Т.И.Шамова указывает на следующие группы условий повышения познавательной активности и развития самостоятельности в зависимости от доминирования целей деятельности:

1) цель - формирование мотива деятельности: формирование познавательной потребности в конкретной деятельности, воспитание устойчивых познавательных интересов, сочетание эмоционального и рационального в обучении;

2) цель - формирование системы знаний на основе самоуправления процессом учения: формирование интеллектуальных умений, связанных с переработкой усваиваемой информации, формирование умений осуществлять планирование, самоорганизацию и самоконтроль в процессе учения;

3) цель - включение каждого школьника в процесс активного учения: осуществление индивидуального подхода в условиях коллективной работы, осуществление контроля за ходом учебно-познавательной деятельности учащихся.

Развитие познавательной самостоятельности студентов возможно несколькими путями с использованием большого числа средств.Однако, наибольшая эффективность решения данной проблемы может быть достигнута только в том случае, когда будет учтен комплекс социального, психологического и дидактического аспектов, действия будут организованы и направлены одновременно на мотивационный, содержательно-операционный и волевой компоненты данного качества личности.При этом важно учитывать взаимовлияние всех составляющих.

В центр решения рассматриваемой проблемы оправданно поставить учет личностных качеств и особенностей старшеклассника: степень сформированности и проявления мотивации учения, степень проявления волевых усилий, направленных на достижение поставленных целей, состояние содержательного компонента познавательной самостоятельности, выраженности операционной (логико-практической) составляющей.

4.4.1 Учебные задачи как средство формирования и совершенствования умений и навыков ведения самостоятельной познавательной деятельности

Одним из средств обучения являются задачи. Другой составляющей учебной задачи является ее структура. Остановимся подробнее на структуре и видах задач современного курса физики с целью уяснения его возможностей формирования обозначенных специфических умений и навыков самостоятельной познавательной деятельности.

Подходов к выделению видов задач несколько:

- по характеру объектов: практические (реальные) и физические;

- по отношению к теории: стандартные и нестандартные;

- по характеру требований: нахождение (распознавание) искомых, преобразование или построение, построение графиков и решение.

В зависимости от того, владеет или нет субъект средствами решения задачи, Л.М.Фридман делит задачи на такие виды:

1) научная задача, когда средства ее решения не известны ни субъекту, ни науке;

2) субъективная задача, когда средства объективно известны, но не известны субъекту;

3) задача-упражнение, когда метод решения известен субъекту.

Д.Пойа делит задачи на нестандартные и стандартные. Ни одна из проанализированных нами классификаций не отражает степень влияния задач на формирование приемов ведения мыслительных операций. Это как бы подразумевается самой природой задач, их назначением.

Как отмечалось выше, в выделении этапов решения задач также существует несколько различных подходов. Большинство авторов подчеркивают, что этапы обычно не отделены друг от друга, переплетаются между собой, часто их последовательность нарушается.

Так, Я.А.Пономарев в качестве примера описания хода решения познавательной задачи приводит следующую схему:

1. осознание проблемы: возникновение проблемы, понимание наличных факторов, постановка вопроса;

2. решение проблемы: выработка гипотезы, развитие решения,вскрытие принципа, выработка суждения, фиксирующего решение;

3.проверка решения.

Ю. Н. Кулюткин среди приемов решения эвристических задач называет:

1.первоначальную схематизации имеющихся в условии задачи отношений (т.е. выделение исходных данных);

2. перевод условия с житейского языка, на котором оно нередко дано, на язык научных терминов, понятий;

3. привлечение наглядности как опоры для поиска решения;

4.условное упрощение анализируемой системы;

5. уточнение идеи решения, когда она найдена (т.е. точное определение того типа соотношений, которое содержится в данной ситуации). [2]

Многими авторами уточняются действия, выполняемые в том или ином этапе решения задачи. Д. Пойа, рассматривая эвристические приемы решения задач в книге “Как решать задачу”, рекомендует прежде всего хорошо понять условие задачи, последовательно ставя себе вопросы: “Что известно?”, “Что дано?”, “Достаточно ли этих данных, чтобы определить искомое?" и т. п. Далее автор советует сделать чертеж, кратко записать условие, разбить его на части и свести, по возможности, решаемую задачу к уже решенной, используя метод ее решения или же применяя аналогию.

По словам И.И.Ильясова, состав действий “самостоятельного построения конкретных и общих знаний при наличии управления поиском со стороны преподавателя” включает в себя: анализ задачи и ее условий, поиск принципа решения задачи, проверку найденного решения задачи. [10]

В литературе встречается мнение о том, что в обучении значительная часть усилий учителя и ученика сосредоточена на необходимости сделать для обучаемого шаблонными (типовыми, не требующими собственно процесса решения как такового) некоторое множество задач предметной области. Нешаблонные задачи требуют специального процесса решения, состоящего в их последовательном членении на другие, и так далее до тех пор, пока все подзадачи, завершающие цепочки, не окажутся шаблонными “Решить задачу - значит свести ее к уже решенным.” ? отмечает С.А.Яновская.

Общим в рассмотренных подходах является необходимость проведения при решении задачи следующих условных шести последовательных этапов:

1. анализ условия задачи предполагает ответы на вопросы: что дано, что надо найти, какова связь между исходными данными и результатом, каковы ограничения;

2.поиск способа, метода решения;

3.собственно решение, проведение расчетов;

4.проверка решения на правильность, на истинность выполнения всех условий задачи;

5. запись ответа;

6. проведение опыта с целью поиска наиболее рационального решения.

Не только каждый вид задач, но и каждый этап ее решения задействует для своего осуществления определенные мыслительные операции в разной степени, а следовательно способствует развитию определенного типа мышления и по-разному влияет на формирование и совершенствование специфических и общеучебных умений и навыков, требуемых для ведения самостоятельной познавательной деятельности.

Первый и последние два из обозначенных этапов требуют несколько большего применения операций анализа и синтеза (при этом, мы не исключаем применения сравнения, обобщения, классификации и пр.). Этапы проведения расчетов и проверки решения задачи на правильность больше требуют операций систематизации, абстрагирования и пр. Сказанное дает возможность рассматривать влияние задачи не только как цельного образования на формирование опыта самостоятельной познавательной деятельности, но и организовать обучение старшеклассников требуемым операциям на каждом отдельном этапе решения задачи с учетом индивидуального развития студента.

Попытаемся создать классификацию задач, учитывающую влияние отдельных этапов решения задачи на развитие содержательно-операционного компонента познавательной самостоятельности.

В любой задаче выделяется условие (условия) и требование задачи. Каждое условие содержит указание на один или несколько объектов, имеющих некоторую характеристику или связанных некоторым отношением. Роль учащегося сводится к тому, чтобы, зная некоторые начальные условия, путем логических рассуждений “найти такую последовательность общих положений математики (определений, аксиом, теорем, правил, законов, формул), применяя которые к условиям задачи или к их следствиям (промежуточным результатам решения)...”, получить “то, что требуется в задаче, - ее ответ”. [10]

“Формулировка любой задачи состоит из нескольких утверждений и требований” и может быть сведена к виду “Дано..., найти...”. В любой задаче можно выделить три составляющие - условие, ответ и действия, направленные на получение из исходных данных ответа. Под условием задачи понимаются “утверждения задачи” (Л.М.Фридман) Однако, в качестве утверждений, данных величин и отношений, вообще говоря, могут выступать и действия, и то, что мы обычно подразумеваем под ответом. Поскольку и в таких задачах всегда выделяется наряду с условием какое-то требование, то мы нисколько не вступаем в противоречие с определением задач как таковых, приводимом выше. Далее в настоящей работе под условием задачи понимаются как некоторые начальные значения величин и явно или косвенно заданные между ними отношения, так и данные (известные) действия, т.е. все, что известно по тексту условия задачи. Очевидно, что задачи обозначенных типов в разной степени влияют на формирование и совершенствование специфических умений и навыков ведения самостоятельной познавательной деятельности. Особое значение имеют “задачи с измененной структурой условия” (по отношению к стандартным, применяемым в учебных пособиях). [25]

Задачи, требующие формулировки условия в наибольшей степени

способствуют формированию умений ставить цели и определять задачи предстоящей деятельности. Задачи с вариативным ответом позволяют целенаправленно формировать умения обосновывать выбор. Задачи со скрытыми связями позволяют формировать умения составлять план предстоящей деятельности, проводить самоконтроль и самоанализ. Все типы “задач с измененной структурой условия” нестандартны для учащихся, а следовательно, способствуют активизации познавательной деятельности. Решение таких задач требует от учащегося неформального, творческого, эвристического подхода на каждом этапе.

4.4.2 Управляемая самостоятельная работа в группах по изучению и закреплению изучаемого материла как средство формирования опыта самостоятельной познавательной деятельности

Как уже отмечалось, процесс формирования опыта самостоятельной познавательной деятельности старшеклассников подразумевает не только использование специальных заданий, способствующих развитию специфических умений и навыков ведения такого рода деятельности, но и учет индивидуальных особенностей учащихся, формирование памяти положительных эмоциональных переживаний, организацию творческой деятельности школьников.

Обозначенные особенности формирования опыта самостоятельной познавательной деятельности позволяют сделать заключение о необходимости использования в обучении проблемных, поисковых и исследовательских технологий обучения. Причем указанные методы обучения должны использоваться как на этапе знакомства с новым материалом, так и на этапе закрепления изученного.В наибольшей степени указанным требованиям отвечает управляемая самостоятельная работа учащихся в группах.

Исследовательская, поисковая работа старшеклассников способствует развитию творческой самостоятельности, влияя как на психологическую, так и содержательно-операционную составляющие. По данным, полученным американскими психологами К.Миллер, М.Кон и К.Скулер в ходе лонгитюдного исследования влияния труда на личность, установлено, что более сложная и самостоятельная работа способствует формированию более гибкого, творческого стиля мышления и развитию общей, выходящей за рамки учебной деятельности потребности в самостоятельности.

Исследовательский метод в обучении выполняет следующие функции:

- обеспечивает применение полученных знаний;

- позволяет в процессе поиска знаний овладевать новыми для учащегося методами познания;

- формирует черты творческой деятельности;

- является условием формирования интереса, потребности в такого рода деятельности (потребности и мотивы, проявляющиеся в интересе, не возникают вне деятельности).

Данный метод обучения позволяет учителю активно влиять на развитие умений и навыков поиска и обработки информации, формировать и развивать организационные умения ведения самостоятельной познавательной деятельности.

Проблемные, поисковые и исследовательские методы работы требуют от учащихся логического рассуждения, взаимного анализа и оценки разных точек зрения, что позволяет сделать вывод о необходимости сотрудничества, активного диалога. Одной из форм организации работы старшеклассников является групповая работа - “такое построение работы, где класс делится для выполнения того или иного задания на группы по 3-8 человек - чаще всего по 4 человека. Задание дается группе, а не отдельному ученику”.

Среди целей использования групповых форм работы С.М.Рис и Дж.С.Рензулли выделяют: стимулирование деятельности ученика, развитие его интереса к учению, повышение успешности интеграции большого объема учебных способов и навыков деятельности в самые разные области школьной программы, в любой учебный предмет или любую другую форму школьного обучения.

Групповым методам работы посвящены исследования многих авторов. Р.Кузине, С.Френе, П.Эстрейх, П.И.Пидкасистый и др. выделили признаки группового обучения. Влияние данной формы обучения на формирование и развитие социально-коммуникативного опыта учащихся рассматривает М.А.Данилов. И.М.Чередов подразделяет групповые формы работы на парную, бригадную, звеньевую, кооперированно-групповую и дифференцированно-групповую. В.Оконь считает, что групповая работа особенно ценна при проблемном обучении. Положительное влияние групповой работы на общую успеваемость учащихся класса неоднократно подчеркивалось как в научных изысканиях, так и учителями-практиками (В.Ф.Шаталов, М.Е.Тимощук, М.Б.Миндюк, И.Унт и др.). В литературе приводятся данные об эффективном влиянии групповой работы на усвоение учащимися теоретических понятий (В.В.Рубцов)и решение задач (В.Янтос).

В свете решаемой проблемы развития опыта самостоятельной познавательной деятельности интересным представляется выделение этапов групповой работы В.В.Котовым:

? предварительная подготовка учащихся к выполнению группового задания, постановка учебных задач, краткий инструктаж учителя;

? обсуждение и составление плана выполнения учебного задания в группе, определение способов его решение (ориентировочная деятельность), распределение обязанностей;

? работа по выполнению учебного задания;

? наблюдение учителя и корректировка работы группы и отдельных учащихся;

? взаимная проверка и контроль за выполнением задания в группе;

? сообщение учащихся по вызову учителя о полученных результатах, общая дискуссия в классе под руководством учителя, дополнение и исправление, дополнительная информация учителя, формулировка окончательных выводов;

? индивидуальная оценка работы групп и класса в целом.

Даже беглый анализ приведенных этапов позволяет сделать вывод об их адекватности решаемой задаче формирования опыта самостоятельной познавательной деятельности.

История педагогики знает немало попыток использования различных форм групповой работы в обучении. Наиболее известные в XX-м столетии это: Дальтон-план (у Ч.Куписевича - Долтон-план), его модификация в 20-х гг. в СССР под названием бригадно-лабораторной системы, возрождение элементов групповой работы в плане Трампа (50-60 гг.), метод центров в Бельгии, кабинетная система и др. Все они возникали так или иначе на основе стремления индивидуализировать процесс обучения.

Сегодня групповые формы обучения также получают развитие в различных вариациях. В последнее время как полезная альтернатива классно-урочной системе возрождается модифицированное проектное обучение. Целевой установкой этого обучения является обучение способам деятельности, а не накопление фактических знаний, что позволяет считатьпроектное обучение одним из эффективных дидактических средств развития познавательной самостоятельности.

Внедрение проектного обучения в практику работы современной школы идет по многим общеобразовательным предметам. Выделяют монопредметные, межпредметные и надпредметные (или внепредметные) проекты. Однако, методическая база внедрения проектной деятельности в школьный курс предметов естественно-математического цикла в настоящее время находится в стадии разработки, что затрудняет использование проектного обучения на уроках математики и информатики. Кроме того, специалисты из стран, имеющих обширный опыт проектного обучения,считают, что его следует использовать как дополнение к другим видам обучения. [17]

Эффективным средством развития опыта самостоятельной познавательной деятельности является управляемая самостоятельная работа учащихся в группах по изучению и закреплению изучаемого материала. Такая форма работы имеет ряд достоинств перед другими формами организации обучения:

? возможность более полного удовлетворения потребности старшеклассников в общении по проблемам обучения, как следствие - положительная эмоциональная окраска учебной деятельности, повышение интереса (мотивации) к познанию, повышение уровня продуктивности деятельности у всех учащихся (внутригрупповое сотрудничество, оказывая сильное влияние на мотивацию деятельности и на волевые качества личности, повышает эффективность работы не менее, чем на 10% возможность влияния на волевые качества старшеклассников за счет регулирования состава групп (работа в референтной группе);

? реальная возможность передачи опыта работы одним учащимся другому (на основании сравнения учащимся проводится самооценка собственных возможностей) ;

? возможность учета индивидуальных особенностей каждого учащегося; наличие реальной возможности предложить практически каждому учащемуся материал, который может стать для него личностно значимым;

? возможность создания благоприятной ситуации для эффективного осмысления учебного материала каждым учащимся (с точки зрения теории поэтапного формирования знаний наиболее эффективное усвоение материала осуществляется в форме внешней речи для других, что способствует осознанному, глубокому осмыслению, выделению существенного, обобщению знаний, которыми в будущем ученик будет оперировать);

? создается благоприятная возможность для развития организационных умений ведения самостоятельной познавательной деятельности.(При традиционной организации обучения учащийся получает цель учения от учителя в готовом виде. Для продуктивного усвоения знаний важно, чтобы эта цель была принята учениками, стала побудительной силой,превратилась в мотив. Для этого необходимо, чтобы учащийся четко сформулировал цель (что узнать, чему научиться), ее значение (зачем и для чего это нужно), выделил способы достижения цели (как делать),предполагаемые трудности достижения цели, проконтролировал, насколько выполнение соответствует цели, насколько успешно идет продвижение к цели.);

? способствует воспитанию коллективных навыков и методов работы, формированию положительных качеств личности;

? возможность применения данной формы работы на различных этапах изучения материала, в рамках классно-урочной системы обучения;

? возможность оперативного дифференцированного влияния учителя на сотрудничество учащихся, их активность и, в конечном итоге, на процесс усвоения материала. [4]

Однако групповую форму работы старшеклассников на уроке, по словам П.И.Пидкасистого, нельзя “универсализировать и противопоставлять другим формам”. Работа в группах наряду с преимуществами имеет ряд существенных недостатков:

? достаточно жесткие требования при комплектовании групп: в каждой группе должно быть не менее половины учащихся, способных успешно заниматься самостоятельной работой, учет межличностных отношений и др.;

? учащиеся не всегда в состоянии самостоятельно разобраться в сложном учебном материале и избрать рациональный путь его изучения;

? существует опасность подавления инициативы и активности одних учащихся другими: более сильные и старательные способны заглушать инициативу более пассивных, слабых и ленивых учащихся и сами решать за них задания, как следствие - трудности в оценивании вклада каждого в работу группы; “социальный паразитизм” - тенденция индивида прилагать меньше усилий в случае, когда люди объединяются ради достижения общей цели, нежели в случае личной ответственности;

? существует опасность упрочения конформизма (по данным С.Аша около 37% испытуемых под влиянием группового давления дают ошибочные ответы).

Стремление старшеклассников к общению можно и нужно всемерно использовать для развития познавательной самостоятельности. При правильной организации групповой работы названные недостатки могут быть успешно преодолены. [12]

В частности, подбор заданий группе с учетом принципа работы каждого в “зоне своего развития” позволяет нивелировать требование по наличию в группе учащихся, способных самостоятельно решить поставленные задачи. Самостоятельная работа должна быть управляемой.

Тенденцию “социального паразитизма” можно преодолеть, используя дифференцированно-групповую форму работы учащихся, поскольку однородный состав групп способствует примерно равному вкладу каждого ее члена в общую работу. Кроме того, работа старшеклассников в гомогенных группах позволяет реально при классно-урочной организации обучения учитывать индивидуальные особенного каждого учащегося. Гомогенность предполагает в первую очередь учет интеллектуального развития участников группы. Однако, следует учитывать, что формирование групп на основе успеваемости позволяет учесть особенности старшеклассников лишь поверхностно.

Учитывая сказанное, можно сделать вывод: эффективным средством развития познавательной самостоятельности старшеклассников является управляемая самостоятельная работа учащихся в референтной группе одноклассников над заданиями, имеющими для них личную значимость.

5. Олимпиадное движение в системе обучения и воспитания одаренных студентов

5.1 Актуальность проблемы

Выбор профессии для молодого человека одна из важнейших задач, которую он решает с переменным успехом. Интерес к будущей профессии зарождается в школьные и университетские годы. В этот период проявляются и активно развиваются склонности, способности, таланты.

Воспитание и обучение одаренной личности в настоящее время становится все более актуальной. Это, прежде всего, связано с потребностью общества в неординарной творческой личности. Неопределенность современной окружающей среды требует не только высокую активность человека, но и его умения, способности нестандартного поведения.

Современный этап развития общества резко обострил проблему выявления одаренных школьников и студентов, создания условий для их развития и наиболее целесообразного использования их способностей. Благоприятные возможности для успешного ее решения создала дифференциация образования. В школах нового типа (лицеях, гимназиях), в классах с углубленным изучением отдельных учебных предметов, а так же в некоторых университетах,да и в обычных школах образуются устойчивые группы по интересам, склонностям, достигнутым успехам, а также по способностям школьников. [14]

Раннее выявление, обучение и воспитание одаренных и талантливых студентов составляет одну их главных задач совершенствования системы образования. Однако недостаточный психологический уровень подготовки преподавателей для работы со студентами, проявляющими нестандартность в поведении и мышлении, приводит к неадекватной оценке их личностных качеств и всей их деятельности. Нередко творческое мышление одаренного студента рассматривается как отклонение от нормы или негативизм. [8]

Взаимодействие преподавателя и студента зачастую строится на основе лишь нормативно-ролевых предписаний (субъектно-объектные отношения): « Студент пришел ко мне заниматься, я как преподаватель с ним работаю». Для одаренных детей такой стиль не приемлем. «Мы - две личности, два неповторимых человека на Земле (субъектно-субъектные отношения) вместе открываем, исследуем этот мир». А для этого преподаватель должен реально осознавать себя субъектом. Еще А.А. Ухтомский сказал, что природа наша делаемая, поэтому совершенствовать себя, работать над своим личностным ростом можно и нужно в любое время. Прежде всего, у преподавателя должно быть такое качество как гибкость в поведении, мышлении, эмоциональном реагировании. Он должен уметь легко отказываться от несоответствующих ситуации или задаче средств деятельности, приемов мышления, способов поведения и уметь вырабатывать или принимать новые, оригинальные подходы к разрешению различных ситуаций при неизменных целях и идейно-нравственных основаниях.

5.2 Олимпиадное движение в системе образования

познавательный самостоятельность олимпиадный студент

Олимпиады - одна из общепризнанных форм работы с одаренными школьниками и студентами. Они организуются во всех районах и городах нашей и других стран. В настоящее время в Казахстане ,на базе школы, проводятся школьные, городские (районные), областные и, наконец, республиканские олимпиады по физике, на базе университета университетские, городские и республиканские универсиады. Уровень республиканских олимпиад достаточно высок.

Высокий уровень республиканской олимпиады требует, чтобы и олимпиады менее высокого ранга содержали достаточно сложные и оригинальные задания. Иначе не возможно будет сформировать команду способную успешно конкурировать на различных этапах олимпиад. Сложность и оригинальность задач требует продуманного подхода при подготовке участника олимпиады на всех этапах.

Почему возникает необходимость участия в олимпиадном движении и введение его в систему обучения и воспитания одаренных студентов и школьников?

- у нашей молодежи ощущается нехватка патриотизма, гордости за свою университет или школу, город, страну, ответственности перед собой и обществом.

- выпускной экзамен по физике не является обязательным, это приводит к значительному снижению знаний по этому предмету у выпускников школ. Физика - предмет по выбору. Например, в США физика обязательный предмет.

- участие в олимпиадном движении играет большую роль в деле воспитания молодых людей. Ответственность за начатое дело, целеустремленность, трудолюбие, патриотизм. Учащиеся и студенты являются первыми помощниками преподавателя во всех делах. Это опора преподавателя, проводники его идей.

5.3 Олимпиадное движение в университете

Олимпиадное движение нужно создавать в каждом университете. В нашем университете, например, проводятся олимпиады, совместные с Россией, а в частности УПИ города Екатеринбурга. Но это, по-моему, слишком мало. Нужно создавать команды олимпийцев, которые будут представлять и защищать честь университета на различных видах олимпиад. К примеру, в Актобе, что неподалеку от Костаная, каждый год проводятся универсиады между университетами города, торжественные открытия и закрытия олимпиад, и, конечно же, награждение. Этим самым, организаторы не только выявляют людей неординарно мыслящих, людей с большими потенциалами, людей-профессионалов в своих профессиях, но и оберегают молодежь от различного рода плохих качеств и плохое время проведение.

Конечно же количество участвующих и победителей нужно увеличивать, таким образом давать надежды подрастающему поколению, чтобы они не пугались и теряли надежд. Тогда, как мне кажется, студенты будут стараться профессионализироваться, будут стремиться к получениям знаний, а не готовить шпаргалки на экзамен, чтобы лишь сдать предмет.

Физика в школе, например, изучается с 7 класса, а серьезное участие в олимпиаде (городской, районный тур) начинается с 9 класса. Следовательно, возникший разрыв необходимо устранить на школьном уровне. Заинтересовать учащегося, вовлечь в олимпиадное движение, не потерять уникальность мышления, развить и привить определенные навыки, это задача учителя.

Олимпиадные задания отличаются от «обычных» задач по многим параметрам. Условия задач оригинальны и требуют нестандартного мышления и высокого уровня эрудиции.

Первый тип задач использует условный мир идеализированных моделей: материальных точек, невесомых и нерастяжимых нитей, идеальных индуктивностей и емкостей и т. д. Кроме хорошего знания законов физики, нужно еще знать маленькие хитрости, проявлять изобретательность и смекалку, умение выбрать нетривиальный способ рассуждения, отказавшись от решения «в лоб», которое или нерационально, или вообще невозможно при использовании школьного математического аппарата.

Второй тип - это задачи, приближенные к практике, родившиеся под влиянием физического эксперимента, при наблюдении явлений природы и т. п. В таких задачах рассматриваются реальные физические объекты. Зачастую такие задачи носят оценочный характер. По существу, они являются небольшими физическими исследованиями, прообразом научного поиска. Для решения таких задач необходимо хорошо ориентироваться в исследуемом явлении.

Для решения задач предлагавшихся на наших олимпиадах не требуются сложных математических выкладок. Иначе обстоит дело на международных олимпиадах.

Третий тип - экспериментальные задания. Экспериментальные задания включаются на этапе областных олимпиад. К сожалению, бедность наших физических кабинетов, которые не обновлялись десятки лет, не позволяет качественно повысить знание при решении этого типа задач. [21]

По объективным причинам происходит селекция экспериментальных задач, выполнение задания на простейшем оборудовании (что под рукой). Вместе с тем простота задания и применяемых экспериментальных средств часто оказывается достоинством, а не недостатком. Экспериментальное задание предполагает несколько способов его выполнения, необходимо провести анализ каждого их них, оценить точность полученных результатов и выбрать оптимальный способ. Тем не менее, экспериментальные задачи международных олимпиад - это, как правило, обширные экспериментальные исследования, выполняемые на современном оборудовании с использованием современных экспериментальных методик.

5.4 Вовлечение в олимпиадное движение

Совсем не легко давать какие-либо конкретные рекомендации по подготовке к олимпиадам, воспитании олимпийца. Тем не менее, есть несколько подходов при решении данной проблемы:

Успешная подготовка - это решение как можно большего числа олимпиадных задач.

Успешная подготовка - это более подробное дополнительное изучение тем школьного курса. При этом не следует решать сложные задачи. За сложностью решения может потеряться суть явления. Сложные задачи можно подключить на заключительном этапе подготовки. [21]

Правда, возможен и комбинированный способ.

Студент 1-го курса любознателен, интересен, непосредственен. Важно поддержать этот интерес и увлечь, ненавязчиво, физикой.

Принцип первый: ненавязчивость и добровольность. Личность преподавателя, его желание и умение заинтересовать является толчком к началу занятий.

Учитывая возраст и багаж математических и физических знаний, возникает необходимость в правильном подборе заданий и упражнений на первом этапе.

Принцип второй: высокая мотивация обучения. Желание заниматься напрямую связано мотивацией студента. На примере старшекурсников, удачное выступление на олимпиадах, конференциях, конкурсах и, наконец, поступление на магистратуру и аспирантуру в престижное учебное заведение является достаточной мотивацией для занятий.

Принцип третий: продуманность и систематичность занятий. Задания должны быть продуманы, простой набор олимпиадных задач, на мой взгляд, не проходит. Систематичность занятий обязательна.

Первых два принципа призваны заинтересовать и мотивировать дополнительные занятия студента либо ученика. Третий принцип определяет весь ход подготовки. Правильно подобранные задания их уровень сложности и последовательность, зависят от личности ученика. Поэтому рекомендовать универсальную схему подготовки для всех учащихся, по крайней мере, некорректно.

Кроме всего прочего студента либо ученика предстоит обучить различным навыкам. Это и оформление работы, проверка и поиск ошибок, проведение и анализ данных эксперимента умение апеллирования своей работы. Остановлюсь подробнее на некоторых принципах.

Принцип первый: ненавязчивость и добровольность. На первом парах физики, когда происходит введение в предмет, есть смысл рассказать об успехах нашего университета. Привлечь для разговора старшекурсников, студентов, которые могут на личном примере поделиться ощущениями от участия в олимпиадном движении. Возможно, кто-то из студентов уже добивался определенных успехов, выступая в олимпиадах по другим предметам, приятно будет выслушать и их. На личном примере рассказать, и поделится своими ощущениями как участника и победителя различных соревнований. Наряду с принципом «Пусть победит сильнейший» при подготовке и проведении олимпиад необходимо руководствоваться и другим принципом: «В олимпиаде есть победители, но нет побежденных», так как важно и просто участие. Олимпиады студентов представляют собой массовое движение и именно поэтому оказывают заметное влияние на общий уровень знаний студентов высших учебных заведений. В связи с этим важнейшая задача преподавателя - привлечь к университетским турам олимпиад возможно большее число студентов.

Принцип второй: высокая мотивация обучения. Решение олимпиадных задач - это лишь небольшая и очень специфическая область занятий физикой. Дело в том, что олимпиадные задачи «выдумываются» жюри олимпиады и в подавляющем большинстве своем достаточно просты. Для их решения необходимо угадать красивую идею (обычно маскируемую автором задачи в условии). Предлагаемые же человеку природой проблемы чаще всего устроены по-иному и редко допускают простые и изящные решения.

Однако, олимпиадные задачи развивается интуицию, умению глубже мыслить, развивают упорство и терпение, учат серьезному подходу при решении проблемы. Экспериментальные задания приближены к реальным задачам. Следует отметить, что реальные задачи решаются в результате многократно повторяемых, проверяемых и уточняемых экспериментов (они часто требуют от физиков нескольких лет подготовительной работы, а не трех-четырех часов «мозгового штурма», к которому сводится экспериментальный тур), громоздких математических выкладок (требующих от физиков гораздо более глубокого знания математики).Тем не менее, нестандартность мышления, упорство при достижении цели, трудолюбие, качества которые востребованы в реальной работе в реальной физике, если ею заинтересоваться по-настоящему.

Принцип третий: продуманность и систематичность занятий.

Пожалуй, самый сложный принцип, требующий продуманности действий, долгосрочного перспективного планирования. Здесь в полной мере проявляются как талант, так и интуиция учителя. От умения спланировать, придерживаться выбранной линии, выполнения намеченного зависит успех начатого дела.

5.5 Практические рекомендации

Позволю себе несколько рекомендаций при планировании учебного процесса. В олимпиадное движение включаются студенты на раннем этапе изучения физики, а это первокурсники. Для них проводятся дополнительные занятия-консультации на которых разбираются заявленные вопросы. Студенты работают по сборникам заданий, которые составлены автором. Среди этой группы есть целесообразность проводить заочные туры олимпиад. Очный тур необходимо провести в конце учебного года. Так отбирается костяк команды параллели, которая приступает к серьезной подготовке на следующем курсе.

Студенты 2-го курса переходят на очную форму занятий. Занятия проводятся регулярно. Происходит углубление ранее изученных тем. Разбираются задания прошлогодних олимпиад . Изучаются различные методические приемы: построение графиков в кинематике, переправы, погони, аналогии со световым лучом, симметрия в цепях, поиск минимума в задачах, графики в тепловых явлениях и т. д. На каникулах проводятся занятия со всей командой олимпиадников. Есть целесообразность объединения в разновозрастные группы.

В 4-ом семестре количество занятий увеличивается. Проработка основных вопросов изученных тем, разбор университетских и городских олимпиад. Дверь в клуб олимпиадников открыт для всех желающих. Старшие курсы используют эту возможность, как один из этапов подготовки к государственным экзаменам.

В заключение опишу несколько методических приемов которые я использую при подготовке олимпиадников.

Погружение: индивидуальная работа ученика при поиске возможного решения поставленной задач.

Обмен опытом: работа в двойках, обмен и критика возникших идей.

Мозговой штурм: обсуждение решений четверкой.

Подсказка: беглое знакомство с авторским решением, с последующим самостоятельным решением.

Консультации: консультация у старших и более опытных студентов.

Консультация преподавателя.

Используя различные формы в работе со студентами, вовлекая в олимпиадное движение, прививая и воспитывая определенные качества мы делаем одно общее дело, растим патриота, гражданина, личность.

6. Олимпиадные задачи по физике

Олимпиадные задачи по физике -- задачи повышенной трудности, предлагающиеся школьникам и студентам на физических олимпиадах различного уровня. По определению знаний, содержащихся в стандартном курсе физики и математики, должно быть достаточно для решения таких задач. Трудность же задач состоит в необходимости «чувствовать» предлагаемое явление, понимать, какие из изученных законов надо применить в этом случае.

Можно выделить несколько часто встречающихся групп олимпиадных задач по физике .

v Задачи на применение формул

Часто оказывается, что какая-либо тема очень проста с точки зрения физики, а это значит, что её изучают в школе очень подробно, на множестве примеров и со множеством (достаточно простых) формул. Типичный пример такой темы: кинематика тела, брошенного под углом к горизонту. К сожалению, зачастую у учащегося создается впечатление «мешанины формул», и он не понимает, какие именно из кучи известных формул надо записывать в том или ином случае.

Задачи из этой серии как раз проверяют способность школьника чувствовать, что стоит за каждой формулой, какие формулы относятся к предложенной задаче, а какие нет. Обычно такие задачи не представляют математической сложности: после записи нужной системы уравнений задача решается быстро. Трудность заключается в аккуратном выписывании формул.

Пример 1:

Тело брошено вертикально вверх с некоторой скоростью. В тот момент, когда оно достигло наивысшей точки, которая располагается на высоте h над землей, вслед за ним с той же самой начальной скоростью было брошено второе тело. На какой высоте тела столкнутся? Размерами тел и сопротивлением воздуха пренебречь.

Решение:

Движение тела, брошенное вертикально вверх, -- равноускоренное движение по вертикальной прямой с ускорением g, направленным вниз (т.е. в обычной системе координат, где ось x направлена вверх, ускорение отрицательно). Уравнение движения такого тела, брошенного с высоты x0 и со скоростью v0,

x = x0 + v0t - gt2/2 (6.1)

Пишем уравнения движения для обоих тел, причем оба этих уравнения должны выражаться через одно и то же время. Проще всего взять на начало отсчета времени тот момент, когда было пущено второе тело. Тогда

x1 = h - gt2/2 ; x2 = h - g(t - ф)2 / 2 (6.2)

Столкновение тел происходит в тот момент, когда координаты тел совпадут. Так что нам осталось приравнять x1= x2, найти t, затем подставить его в любое из двух уравнений и найти искомую высоту.

Можно поступить чуть хитрее и воспользоваться тем, что движение обоих тел абсолютно одинаковое, но только сдвинутое по времени на величину

ф = , (6.3)

x1 = h - gt2/2 ; x2 = h - g(t - ф)2 / 2 (6.4)

Приравнивание x1 = x2 сразу дает t = ф/2, а подстановка в любое из уравнений дает ответ h1 = 3/4 h.Эта задача была довольно простой, поскольку она касается равноускоренного одномерного движения, и как олимпиадную её можно предлагать разве только на уровне школьных или городских олимпиад. Но вот пример посложнее. [5]

Пример 2:

Какую горизонтальную скорость необходимо сообщить математическому маятнику (материальной точке, подвешенной на нерастяжимой нити длины L), чтобы он, описав дугу, попал ровно в точку подвеса?

v Задачи на физический смысл и применимость законов

Как правило, те или иные законы выполняются не всегда, а при соблюдении некоторых условий. Эти условия школьнику сообщаются мимоходом, и зачастую он их забывает, запоминая лишь формулу. Задачи на применимость законов -- это как раз задачи на проверку того, понимает ли школьник физический смысл и границы применимости тех или иных законов. Часто такие задачи формулируются в виде «парадокса», и от школьника требуется его распутать.Закон сохранения энергии универсален. Закон сохранения механической энергии нет, так как в системах где происходит неупругое взаимодействие или присутствует трение, полная механическая энергия изменяется. [5]