Засади професійно-спрямованого навчання фізики студентів під час вивчення електродинаміки за модульною технологією

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

В даний час в природі відомі чотири типи фундаментальних взаємодій - сильна, електромагнітна, слабка і гравітаційна. Сильна взаємодія забезпечує притягання частинок, які утворюють ядра атомів (нуклонів). Електромагнітна взаємодія забезпечує притягання або відштовхування частинок, що володіють спеціальним властивістю - зарядом. Електромагнітна взаємодія приблизно на два порядки слабкіша сильної. Слабка взаємодія, інтенсивність якої приблизно на 16 порядків слабкіша сильної, відповідальна за розпад "елементарних" частинок. Нарешті, гравітаційна взаємодія, яке на 43-44 порядки слабкіша сильної, відповідальна за притягання частинок, що володіють масами.

Першою з чотирьох перерахованих було відкрита гравітаційна взаємодія. Наступною була електромагнітна взаємодія, яка визначає колосальну кількість явищ в природі.

Електромагнітна взаємодія характеризується участю так званого електромагнітного поля. Електромагнітне поле - особлива форма матерії, за допомогою якої здійснюється взаємодіяміж зарядженими частинками. Електродинаміка - фізична теорія визначальна властивостіелектромагнітного поля. Починаючи з середини XX століття, електродинаміка ділиться на класичну таквантову. Закони класичної електродинаміки сформульовані в середині XIX століття в рівнянняхМаксвелла. Система рівнянь Максвелла дозволяє визначити значення основних характеристикелектромагнітного поля - вектор напруженості електричного поля і вектор магнітної індукціїполя залежно від розподілу в просторі зарядів і струмів. Як показали дослідженняелектромагнітних взаємодій, закони класичної електродинаміки виявилися незастосовні дляпроцесів, що протікають на малих просторово - тимчасових інтервалах. У цьому випадку справедливізакони так званої квантової електродинаміки.

Перші дослідження електромагнітних явищ сформували два незалежні розділи, які визначають властивості електричних явищ (взаємодія зарядів в спокої) і магнітнихявищ (взаємодія постійних струмів). Подальші дослідження показали, що електричніта магнітні явища взаємопов'язані і проявляються як окремі випадки більш загального так званогоелектромагнітного поля.

У цьому курсі розглядається класична електродинаміка, яка хоч і має зазначене вище обмеження, не втратила свого значення і є фундаментом більшості розділівелектротехніки, радіотехніки, електроніки (крім квантової), класичної оптики і т.п. На основі рівнянь класичної електродинаміки розглядаються багато проблем поведінки плазми в лабораторних умовах і в космосі, широке коло прикладних і теоретичних завдань багатьох інших розділівфізики.

Прояви електричних і магнітних явищ відомі з давніх часів. Так були знайдені мінерали, що притягують залізо. Було виявлено, що бурштин (грецькою - електрон), потертий об шерсть, притягує легкі предмети. Прояви природної електрики - розряди блискавок,кульова блискавка, різні природні світіння приваблювали своєю загадковістю і силою. Дослідження і спостереження цих явищ здійснювалося століттями, проте тільки в 1600 році Вільям Гільберт розмежував електричні і магнітні явища. Ним було відкрито існування магнітних полюсів,встановлено, що земна куля є гігантським магнітом. У 17-му, початку 18-го століть були побудовані перші електростатичні машини, встановлено існування зарядів двох типів, виявлена електропровідність металів. У 1745 році була винайдена лейденська банка, яка стала першим конденсатором і дала можливість накопичувати великі електричні заряди. У 1747-1753 роках Бенджамін Франклін сформулював першу послідовну теорію електричних явищ, встановив електричну природу блискавки і винайшов блискавковідвід.

У другій половині 18 століття почалося кількісне вивчення електричних явищ. Г.Кавендиш в 1773 і Шарль Огюст Кулон в 1785 встановили закон взаємодії нерухомих точкових зарядів.

Наступний етап у розвитку електродинаміки виявився пов'язаним з відкриттям Луїджі Гальвані "тваринної електрики" наприкінці 18 століття. Олесандр Вольт правильно проаналізувавши досліди Гальвані винайшовв 1800 році перше джерело електричного струму. У 1807 році Гемфрі Деві, пропустивши струм через розчинилугів отримав невідомі раніше метали - натрій і калій. У 1826 році Георг Симон Ом визначив кількісну залежність електричного струму від напруги в ланцюзі. У 1830 році Карл Фрідріх Гаусс формулював основну теорему електростатики. У 1841 році Джеймс Прескотт Джоуль встановив, щокількість теплоти, що виділяється в провіднику пропорційно квадрату сили струму.

Однак найбільш фундаментальне відкриття зробив Ганс Християн Ерстед в 1820 році, встановивши зв'язок між електричним і магнітним явищами. У тому ж році Андре-Марі Амперзнайшов закон взаємодії електричних струмів. Відкриття Ерстеда і Ампера поклали початок розвитку електродинаміки як науки.

У 1830-1840-х роках великий внесок у розвиток електродинаміки вніс Майкл Фарадей - засновник загального вчення про електромагнітні явища, в якому всі електричні та магнітні явища розглядалися з єдиної точки зору. У 1831 році Фарадей відкрив закон електромагнітної індукції - збудження електричного струму в контурі, що знаходиться в змінному магнітному полі. Це відкриття поклало початок електротехніки. У 1833-34 роках Фарадей встановив закони електролізу, в 1837 роцівідкрив явище поляризації діелектриків, в 1845 році явища парамагнетизму і діамагнетизму, обертання площини поляризації світла в магнітному полі. Фарадей припустив, що спостережуване взаємодія електричних зарядів і струмів здійснюється через створювані ними в просторі електричне та магнітне поля, ввівши таким чином самі ці поля як реальні фізичні об'єкти. Фарадей виходив з концепції близькодії, заперечуючи розповсюджену в той час концепцію, згідно якої тіла взаємодіють один з одним через порожнечу. При цьому Фарадей ввів поняття про силові лінії як механічне натягнення в гіпотетичному середовищі - ефірі.

У 1861-73 роках електродинаміка отримала свій розвиток і завершення в роботах Джеймса Клерка Максвелла. Максвелл сформулював фундаментальні рівняння класичної електродинаміки,додавши до відомих експериментальних законів і співвідношень гіпотезу про породження магнітного поля змінним електричним полем. По суті дана гіпотеза не сприймалася науковим співтовариством майже тридцять років. При цьому слідом за Фарадеєм, Максвелл розглядав електромагнітні явища як особливу форму механічних процесів, які протікають в ефірі. Найважливішим наслідком рівнянь Максвелла було пророкування електромагнітних хвиль, що поширюються зі швидкістю світла. Експериментально наявність таких хвиль було виявлено Генріхом Герцем в 1886-89 роках. Це виявилось остаточним підтвердженням теорії Максвелла.

Спроби застосування законів класичної електродинаміки до дослідження електромагнітних процесів в рухомих середовищах привели до значних суперечностей і проблем. Прагнучи розв'язати їх Альбертом Ейнштейном в 1905 році була сформульована спеціальна теорія відносності. Ця теорія спростувала ідею існування ефіру, наділеного механічними властивостями. Стало очевидним, що закони електродинаміки не можуть бути зведені до законів класичної механіки. Таким чином поняття електромагнітного поля набуло сенс специфічної форми існування матерії, що володіє всіма звичними механічними атрибутами (енергія, імпульс, момент імпульсу),але не тільки ними. Конкретне дослідження властивостей електромагнітного поля, способи його створення та використання і є предметом вивчення електродинаміки.



1. Теоретичні і методичні засади професійно спрямованого навчання фізики

Розвиток науки і техніки, використання комп'ютерних технологій означає неминучу багатогранну перебудову виробництва та підвищення професійної мобільності робітників. Початкова загальноосвітня і професійна підготовка створює базу для подальшого нарощування та оновлення знань. Цей початковий етап є фундаментом для вдосконалення професійної майстерності, підвищення кваліфікації та рівня професійної культури.

Навчально-виховний процес ґрунтується на положеннях Державної національної програми «Освіта», а саме: відкритості системи освіти, безперервності, нероздільності навчання і виховання, багатоукладності і варіативності освіти, а також на концепції розвитку професійної освіти в Україні (прогнозування у професійній підготовці, неперервність, фундаменталізація, інтеграція професійної підготовки науки і виробництва, поєднання загальноосвітньої і професійної підготовки, стандартизація, єдність професійного навчання і виховання, індивідуалізація і диференціація.

У методичних рекомендаціях зазначено, що одним із напрямів, за яким проводиться виховна робота в вищих навчальних закладах, є динаміка прогнозування професійної придатності студентів.

Активізувати студента та збільшити його мотивацію можна лише спеціально організованимспособом навчання. У літературі представлені наукові розробки, що стосуються загальних методів навчання (А. М. Алексюк, Г. Ващенко, М. А. Данілов, А. І. Дьомін, В. В. Краєвський, І. Я. Лернер, М. І. Махмутов, В. Окунь, М. М. Скаткін, В. О. Онищук, А. В. Хуторський), та інтегративного підходу до використання методів навчання (Л. І. Ломако, Л. С. Нечаєва, О. Т. Проказа, А. І. Сваровська, О. В. Сергеєв) у професійній освіті. Ефективність процесу навчання дидактики видно у структурній перебудові, взаємозв'язку методів, форм і засобів навчання, від загальноосвітніх до фахових дисциплін, від теоретичних засад до практичної діяльності; у розробці нових дидактичних комплексів стосовно змісту, методів, засобів, форм навчання. Методи навчання повинні бути насамперед спрямовані на те, щоб допомогти студенту в умовах переносу знань і вмінь із однієї галузі в іншу.

До найбільш ефективних методів, які забезпечують високий рівень теоретичних знань іпрактичних вмінь, активність і самостійність студентів, належать проблемні та дослідницькі методи, комп'ютеризація навчального процесу, проведення експериментів, в результаті чого можлива реалізація традиційних дидактичних принципів, а також принципів професійного спрямування та інформаційного забезпечення.

У системі вищої освіти існують протиріччя між новими вимогами до рівнязнань студентів і їх наявним загальним розвитком; між сформованими вміннями і навичками, і такими, які необхідно сформувати; між теоретичними знаннями і вмінням використовувати їх на практиці; між поясненням викладача і сприйняттям інформації індивідуально студентом відповідно до його психофізіологічних можливостей. Якщо ці протиріччя змістовні і студенти усвідомлюють їх, то можна сподіватися, що їх вирішення дасть позитивний результат у навчанні.

Пізнавальна діяльність студентів спрямована на відображення і сприйняття дійсності у їх мисленні, на опанування інформацією про оточуюче середовище у вигляді системи понять, суджень, уявлень, образів і основ діяльності. Результат цієї діяльності характеризується знаннями і станом формування пізнавальних здібностей студентів. Ефективна пізнавальна діяльність -- це вміння використовувати свої знання на практиці. Сформованість знань можна оцінити тоді, коли вони проявляються у вмінні виконувати розумову або фізичну діяльність, а вмінь -- коли вони реалізуються у практичній діяльності. Тому при розробці цілей необхідно визначити перелік вмінь, необхідних для успішної практичної діяльності, і знань, що сприятимуть формуванню цих вмінь. Це дасть можливість розробити дидактичну технологію.

Розробка цілей навчання і його професійна спрямованість обґрунтована у багатьох роботах(С. Я. Батишев, П. М. Волков, Р. С. Гуревич, О. С. Дубинчук, Н. Г. Ничкало, В. О. Радкевич, С. О. Сисоєвої), проте мало звернуто уваги на навчання природничих дисциплін, і саме, фізики. Необхідно виявити можливості ефективного навчання фізики в умовах скорочення годин на її вивчення. Очевидною є оптимізація змісту навчання та його цілей. Наявні навчальні плани і програми не встигають варіювати у зв'язку з науково-технічним прогресом та швидкими змінами суспільно-економічних відносин.

Науково-технічний прогрес дав змогу розширити сферу фізики, раніше недоступну длядослідження. Розвиваючись у тісному зв'язку з технікою і будучи її фундаментом, фізика проникла в усі галузі промисловості, створивши умови для появи нових її галузей, таких як лазерна і аерокосмічна техніка, голографія, радіоелектроніка, опто- і кріоелектроніка, ядерна енергетика тощо.

Для якісної підготовки фахівця потрібні системні знання, в результаті чого формується системне мислення. Творча робота будь-якого працівника вимагає розвинутого технічного мислення, яке можна сформувати послідовно засобами природничо-математичних дисциплін. Отримані теоретичні і практичні знання узагальнюються в свідомості студента та стають фундаментом для формування технологічної картини світу, яка разом із технічним мисленням дає технічну освіту.

Вивчаючи фізику, студенти отримують технічні знання. Найбільше використовуються знанняз механіки і електродинаміки: поняття, закони, явища, закономірності в різних виробничих процесах. Фізичні закони лежать в основі технічних знань, а нові відкриття у цій науці ефективно використовуються технікою. Розвиток технічних наук, зі свого боку, сприяє вдосконаленню методів дослідження у фізиці. Зв'язок цієї науки (дисципліни) з технікою розширюється і стає міцнішим завдяки розвитку науково-технічного прогресу.

Методи наукового пізнання необхідні для розуміння і пояснення фізичних явищ і законів,для використання їх в техніці. Без знання основних законів, явищ, закономірностей неможливо приступати до вивчення прикладних і фахових дисциплін. Фізичні явища пов'язані між собою, наприклад, падіння тіла спричинене дією на нього тяжіння Землі. Між явищами існують причинно-наслідкові зв'язки, які виражаються фізичними законами. Аналітичне представлення їх показує залежність між фізичними величинами, що характеризують ці явища і властивості. Людина виявляє такі зв'язки у природі шляхом спостереження або експерименту, відкриває закони і використовує їх на практиці. Джерелом наукових знань є практика спостережень і експериментів. Наприклад, усі газові закони -- це експериментальні закони. Вони виконуються за певних умов, тобто мають певні межі застосування. В процесі пізнання ми переходимо від неповного знання до більш повного і більш точного. Це означає, що наукові знання поступово розвиваються, поглиблюються, дають більш точне уявлення про природу.

У зв'язку із інтенсивним розвитком науки і техніки прогностичні дослідження актуальні для системи професійної освіти. Педагогічне прогнозування дозволяє певною мірою враховувати неперервні зміни, що відбуваються в різних галузях виробництва, своєчасно готувати навчально-матеріальну базу, адекватну новому змісту, методам, засобам та організаційним формам навчально-виховного процесу, тобто з необхідним випередженням здійснювати весь комплекс заходів, які визначають рівень особистісних та професійних якостей майбутніх фахівців. Організація навчального процесу повинна забезпечити викладачам і майбутнім фахівцям можливість самовизначатись і самореалізуватись в складних соціально-економічних умовах навчання, життя і праці. У зв'язку з цим підвищуються вимоги до науковості і творчості у навчальному процесі, рівень яких створює можливість вирішувати завдання, пов'язані із майбутньою професійною діяльністю випускників та їх конкурентоспроможністю на ринку праці. Результатом таких прогностичних досліджень є модель підготовки фахівця конкретного профілю. У моделі в концентрованій формі представляються цілі навчання. Вона містить прогностичну характеристику галузі, прогностичні зміни в засобах, прийомах, методах праці, а також знання, вміння, навички, особливості поведінки, світогляд, риси творчої діяльності, з врахуванням індивідуальних можливостей та інтересів студентів.

Відбір змісту навчання фізики також повинен ґрунтуватися на прогностичному підході;зміст має бути сучасним і одночасно включати ті концепції та ідеї, які є основними у фізиці в даний час і осяжному майбутньому. Будь-які методи навчання повинні використовуватись доцільно, у кожному конкретному випадку у якості педагогічного прийому.

Прогностичний підхід дасть можливість удосконалити процес навчання завдяки оновленню змісту дисциплін; вивчати лише те, що необхідне для спеціальності; переводити усі компоненти педагогічного процесу з одного циклу дисциплін в інший, з теорії в практику і навпаки, створюючи дидактичні блоки інформації.

Б. С. Гершунський визначає, що зміст професійного навчання -- це педагогічно обґрунтована, логічно впорядкована і текстуально зафіксована в навчальних програмах наукова інформація про навчальний матеріал професійного спрямування, представлений в згорнутому вигляді, що визначає зміст навчаючої діяльності педагогів і пізнавальної діяльності студентів, з метою оволодіння усіма компонентами змісту професійної освіти відповідного рівня і профілю.

Для розвитку в студентів вміння обґрунтовувати власну думку необхідно попередньо ознайомити їх з переліком питань, відповіді на які вони можуть знайти при вивченні запропонованої теми навчальної програми.

У процесі виконання лабораторних робіт формуються технічні практичні вміння і навички. Це важливий засіб формування пізнавальної діяльності студентів впродовж навчання. Засвоєння основ загальної фізики відбувається більш ефективно, оскільки лабораторні роботи дають можливість повніше враховувати спеціалізацію студентів, сприяють наповненню теоретичних зв'язків між явищами та конкретним фізичним змістом. Виконуючи такі роботи, студенти знайомляться з фізичними приладами, методами і методиками, які в майбутньому будуть використовувати у фахових дисциплінах, набувають навичок проводити вимірювання, представляти результати у вигляді таблиць та графіків; визначати точність приладів і вірогідність отриманих результатів; набути вміння використовувати метод моделювання тощо.

В усіх видах фізичного експерименту формуються емоційно-вольові якості фахового робітника: демонстраційні представлення викладача, фронтальні лабораторні роботи, які проводяться під керівництвом викладача, постановка завдання студентам з метою самостійного вибору методу його вирішення, виконання протягом року значної кількості лабораторних робітза різними методиками. Кожен з цих видів фізичного експерименту сприяє реалізації певних дидактичних цілей. Під час виконання лабораторних робіт викладач має можливість перевірити теоретичні знання студента, виявити вміння самостійно аналізувати явища та закономірності, вміння інтерпретувати отримані результати і передбачати їх використання або прояв в інших ситуаціях, а також вміння проводити статистичну обробку результатів, визначати похибку експерименту. Викладач також може, в разі необхідності, своєчасно вносити корективи у формування експериментальних вмінь і навичок.

Під час виконання лабораторних робіт і вирішення ситуаційних завдань краще засвоюються теоретичні знання і формуються мануальні навички. Вміння підбирати необхідні приладита інструменти, оцінювати і аналізувати результат сприяє формуванню технічного мислення. Завдання для студентів повинні бути наростаючій складності, і тоді поступово формуватиметься певна мисленнєва операція, а у більш складних задачах такі операції інтегруються.

Саме тому стандартний лабораторний практикум необхідно доповнювати професійно орієнтованими лабораторними роботами.

Виконання лабораторних робіт з фізики дає можливість експериментувати, змінюватиумови досліду, аналізувати отримані результати, бачити перспективи використання отриманих результатів у повсякденному житті або на виробництві.

Професійне спрямування навчання фізики вимагає пошуку власних резервів, аналізу стилю,методики та організаційних форм навчання. Комплексне використання теоретичних і лабораторних занять, які розробляються з урахуванням специфіки фаху, вдосконалення кожного компоненту цього процесу сприятимуть інтеграції фізичних знань і вмінь з фаховими навичками.

Умовою формування технічного мислення є постійний взаємозв'язок між теоретичними і практичними знаннями та діями. Важливим є вміння уявляти просторові образи об'єктів у динаміці, однак образного мислення буде недостатньо без знання і вміння оперувати технічними поняттями.

Формування технічного мислення неможливе без володіння методами пізнання (абстрагування, аналіз, синтез, порівняння тощо). Воно відбувається поетапно, тому, приступаючи до виконання будь-якого завдання, його необхідно спланувати, тобто розробити алгоритм роботи.

Розв'язуючи задачі або виконуючи лабораторну роботу, студент аналізує технічні пристрої(з яких матеріалів вони виготовлені, за яких умов можуть оптимально функціонувати, які їх робочі параметри тощо), а також оперує числами і математичними рівняннями. Важливо, щобстудент міг переносити знання з однієї ситуації в іншу, вмів бачити прояв закономірностей іявищ у різних подібних ситуаціях. Емоційний стан людини при виконанні завдання, а саме, впевненість у своїх діях, можливість комбінувати знання і вміння, підбирати різні методи і прийоми, іноді вміти фантазувати, також сприятиме ефективності навчання.

Лабораторні та практичні заняття є формою застосування знань з фізики, які дають можливість працювати самостійно та під керівництвом викладача і набувати вмінь та навичок застосовування теоретичних знань на практиці, навичок проведення вимірювань, користування приладами, інтерпретації результатів. Саме лабораторні заняття займають проміжне місце між теоретичними знаннями та їх практичним використанням.

Зв'язок окремих тем фізики і профільних дисциплін зі збереженням логіки та послідовностіїх вивчення дасть можливість введення єдиної термінології, розуміння законів і теорій та вміння застосовувати їх для пояснення виробничих процесів та виконання фахових функцій.

Отже, для спрямованого вивчення фізики необхідні організаційні форми іметодичне забезпечення, яке передбачає створення такої системи викладання та навчання, яка максимально сприятиме засвоєнню майбутніми фахівцями основ класичної та сучасної фізики, основних фізичних методів дослідження, формуванню наукового світогляду та сучасного мислення.

В основі нової парадигми освіти лежить поєднання методології і технології навчання і виховання, причому значна уваги процесі навчання приділяється вихованню.

У педагогіці якість знань відображає ступінь відповідності результату поставленій меті.Основними характеристиками якості навчання є високий рівень знань з навчального предмету, вміння застосовувати знання на практиці, отримання знань, достатніх для самоосвіти і подальшого навчання, вміння здобувати самостійно знання, формування суспільно-ідейної освіченої людини.

Студент повинен ставити власні цілі, мати бажання, планувати свою діяльність, самоорганізовуватись для виконання запланованої діяльності, здійснювати постійно самоконтроль і самооцінку та нести відповідальність за результати самовиховної роботи. Викладач, в свою чергу, створює оптимальні педагогічні умови для самостановлення, саморозвитку і самореалізації особистості з позитивними якостями з точки зору загальнолюдських цінностей. Гармонійне поєднання природничих та гуманітарних знань і на цій основі формування стилю мислення є передумовою самоосвіти і продуктивної пізнавальної та трудової діяльності.

Підвищення якості навчання можливе при інтенсивному навчальному процесі, систематичному засвоєнні відповідного матеріалу, підвищення мотивації та відповідальності за результати навчальної діяльності, психологічного розвантаження студентів завдяки оптимальній схемі контролю знань протягом року, контролю якості викладання та вживання своєчасних виховних і дидактичних заходів, забезпечення диференціації та індивідуалізації шляхом підбору великої кількості різнопланових завдань, стимулювання активної навчальної та творчо-пізнавальної діяльності.

Дидактика фізики виходить із принципу вивчення явищ лише в їх взаємозв'язку.Недостатньо зафіксувати факт, що студенти мають низький рівень знань і вмінь з фізики, необхідно виявити причину цього: чи важка програма, чи раціональна структура і зміст підручників та методичних посібників, чи є недоліки у методах навчання? Оскільки процес вивчення фізики складний і кожне його явище може бути зумовлене декількома одночасно діючими факторами, то вивчення взаємозв'язків між цими явищами має вагоме значення.

Стимулювання інтересу студентів до вивчення фізики і техніки, розвитку мислення, пізнавальних і творчих здібностей, формування світогляду -- це запорука ефективної підготовки фахівця. У правильно організованому навчальному процесі викладання і навчання відбувається одночасно. Студенти повинні активно і емоційно працювати на занятті, оскільки їх відношення до навчання проявляється не лише у розумовій і предметній діяльності, але й у емоціях. Як відзначав А. Ейнштейн, що «… там, де лише можна, учіння повинно стати переживанням, і цей принцип, напевно, повинен проводитись у життя шляхом реформування школи».

Проблеми дидактики фізики вирішуються, виходячи із таких начал як потреби практикидо вивчення фізики; вивчення методики і техніки експерименту, запитів суспільства до фізичної освіти; внутрішньої логіки розвитку дидактики фізики і її окремих частин.

На думку експертів, неякісним є матеріально-технічне забезпечення і відсутність достатньої кількості навчально-методичної літератури.

Методи контролю передбачають не лише перевірку рівня знань, але й сприяють поповненню і поглибленню їх. Найбільш ефективними із них є діалог з викладачем, постановка івирішення проблемних ситуацій, практичні заняття із подальшим захистом.

Позитивним змінам у якості знань студентів, на одностайну думку експертів, сприятиме індивідуальний підхід у навчальному процесі, оптимальне співвідношення між лекційним курсом і практичними заняттями, проведення підсумкових занять з основних тем, із елементами знань та вмінь.

Отже, фізика повинна дати студентам систему знань на сучасному рівні її розвитку, збагатитипам'ять, розвинути мислення і творчі здібності, сформувати світогляд, дати політехнічну освіту, тобто розкрити фізичні основи техніки, підготувати студентів до праці. Досягти успіху можна шляхом спеціального, науково обґрунтованого підбору навчального матеріалу та відповідних методів і засобів навчання.

Пояснення фізичних явищ, виходячи з їх механізму, спрощує і полегшує студентам засвоєннязнань з фізики, вводячи мисленнєвий елемент і наочність, звільняє їх від запам'ятовування великої кількості формул і формулювань. Студент починає відчувати можливість самостійно розбиратись в численних проявах елементарних актів. Такий підхід дає майбутнім фахівцям тверду основу як під час навчання, так і у виробничій діяльності, готує до сприйняття прогресу в науці і техніці, знайомить з методами творчого мислення.

У навчальний процес необхідно вносити новий матеріал, проте лише тоді, коли він даєдостовірно оформлені результати. Іноді даються сучасні проблеми наукового дослідження, студенти знайомляться з ними з популярної літератури і при цьому може виникнути деяка інтелектуальна зверхність і вихваляння своїми знаннями. У фізиці неможливо досягти успіхів, якщо вивчати матеріал не послідовно, тому що порушуватиметься логіка і це спричинить нерозуміння матеріалу. Строгість викладання матеріалу, очевидно, передбачає побудову курсу на основі загальних сучасних теорій і подачу класичної фізики як окремого випадку. Однак, у наш час ще не визначені межі використання сучасної теорії. Щоб навчити студентів «як думати», потрібно привчити їх до думки, що кожна теорія має свої межі застосування.

Ознайомлення студентів з новими поняттями без вивчення взаємодії старих і нових, тобтобез обговорення пошуків, відкриттів, які привели до подальшого прогресу у науці, позбавляє викладання дисципліни творчого характеру і виховного впливу на студентів.

Викладачі повинні бути ознайомлені з роботами класиків фізичної науки, що особливоважливо для розвитку творчих фахівців, формування методологічних засад, які сприятимуть успішній орієнтації у потоці інформації, оцінюванні її значимості та важливості.

Фізика -- складна наука. Вона включає не лише систему знань, але й певну галузь суспільно-виробничої практики, процес «добування» знань. Дидактичний принцип науковості на сучасному етапі вимагає не лише відповідності змісту навчання сучасному рівню наукових знань, але й формування в студентів знань про основні закономірності і шляхи розвитку науки, методи наукового пізнання.

В наш час, коли основним показником ефективності навчання є не лише сума засвоєнихконкретних знань, а й сформованість вмінь і навичок самостійного поповнення знань, викладач навчає студентів відрізняти головне від другорядного, фундаментальне від прикладного, вчить розуміти структуру знань. Фізичні знання переважно утворюють у свідомості студентів масу розрізнених фактів і законів, тому вони часто погано орієнтуються у тому, що лежить в основі як визначення, а що є результатом досвіду; що необхідно розглядати як теоретичне узагальнення цих експериментальних знань. І саме причиною такого явища є відсутність у змісті навчання фізики методологічних знань, тобто знань про методи наукового пізнання, структуру фізичної науки, основні закономірності її розвитку.

Ознайомлення студентів з елементами історії і методології фізики сприяє заохоченню їх до загальнолюдської культури, зближенню суспільно гуманітарного, природничо-наукового ітехнічного циклів дисциплін, долаючи протиріччя між гуманітарною і технічною освітою.

Одним із завдань навчання фізики є формування світогляду студентів -- системи поглядів,ідеалів, у яких людина виражає своє відношення до навколишнього середовища. Засвоєннятаких основних фізичних принципів як закони збереження, корпускулярно-хвильовий дуалізм, відносність і інваріантність, відповідність, динамічна і статистична закономірність тощо,складає важливий етап у формуванні світогляду.

У 1871 р. Д. К. Максвелл, читаючи лекцію перед слухачами Кембриджського університету,відзначив, що навчання досягає мети, коли студент вміє використати отримані знання для відповіді на запитання, які йому ставить природа і життя. Зв'язок фізики із життям і технікоювідмежовує студента від механічного заучування, постійно включає його розумові здібності, привчає перевіряти на практиці вірогідність отриманих знань. Наука представляється людиніу зовсім іншому вигляді, коли ми виявляємо, що можна побачити фізичне явище не лишев аудиторії на таблиці, або з допомогою проектора на екрані, а й можемо знайти ілюстраціюрізних досягнень науки в іграх, гімнастиці, у природі, повсюди, де є матерія у русі. Ця звичкарозрізняти першопричини серед різноманіття їх дії не знижує нашого відчуття величностіприроди і не зменшує можливостей насолоджуватись її красою. З психологічної точки зоруД. К. Максвелл відзначив «… коли ми можемо в процесі навчання фізики використати не лишезосереджену увагу студента і його знайомство із символічними позначеннями, але й гостротуйого ока, вуха, тонкість сприйняття, тактильні відчуття, ми не лише впливаємо на студентів, якіне люблять холодних абстракцій, але й, розкриваючи усі ворота пізнання, забезпечуємо асоціації цих наукових доктрин з тими елементарними відчуттями, які утворюють фон усіх нашихсвідомих думок і надають блиску і рельєфності ідеям, які, будучи представлені у абстрактнійформі, можуть зовсім зникнути з пам'яті».

Отже, навчаючи студентів фізики, необхідно їх стимулювати до експериментування, особливотих явищ і процесів, які відбуваються за звичайних природних умов. Студент глибше розумієідею, яку ілюструє дослід, якщо матеріал для ілюстрацій простий. Чим складніші прилади,тим виховна цінність дослідів буде меншою. Якщо студент може розібрати установку, то вінможе й більшому навчитись. Ілюстративні досліди можуть бути різними: деякі можна виявитиу повсякденному житті, інші -- шляхом демонстрації явищ, які проявляються лише за певнихумов. Експеримент повинен відповідати естетичним вимогам; гарний експеримент може бутиціннішим, ніж багато наданих формул. Кожне таке дослідження спирається на певну теоретичну гіпотезу. Отже, спочатку є деякий аналіз, уява, а потім виникає необхідність перевіритице дослідним шляхом.

У процесі навчання фізики розкриття фізичного змісту понять відбувається поступово.Ознайомлюючись з різними явищами з допомогою демонстраційного і лабораторного експерименту, проводячи певні вимірювання, студент може осягнути суть фізичного поняття у йогоконкретному розумінні. Засвоївши певне поняття, він може його використати для опануванняінших фізичних понять. Це буде логічний шлях навчання і ефективний для розуміння фізики.

З психологічної точки зору людина виділяє і фіксує в пам'яті ті загальні риси окремих(закарбованих в пам'яті фактів), які повторюються і які для неї важливі. Цей процес не залежить від людини і приводить до утворення понять. Вони не завжди мають строге визначення.Наприклад, розглядаючи рідини, зауважимо, що вербальне пояснення не дасть потрібногонавчального ефекту; необхідно продемонструвати різні рідини (вода, ртуть, спирт, олія тощо),проаналізувати їх властивості і тоді зробити висновки. Одними словами початкові фізичніпоняття пояснити не можна. Тому самого вчителя і підручника недостатньо, щоб вивчитифізику. Студент повинен йти дослідницьким шляхом, хоча б поверхово, щоб самому бачити,чути, відчувати тактильно ті явища, про які йому говорять.

Отже, головною умовою доброї роботи фахівця є його ґрунтовні знання з природничих дисциплін. Найважливішим завданням підготовки фахівця є не знання, і не вміння, а практичнадіяльність. З іншого боку, оскільки практичній діяльності передує вміння, то необхіднимиумовами для формування вмінь служать знання і розуміння. Навчання сприяє розвитку творчих здібностей, або дає хоча б деяку уяву про творче ставлення до праці. При цьому до кожногостудента повинен бути індивідуальний підхід, що створює певні труднощі. Важливо на самомупочатку навчання виявити, в якій галузі у того чи іншого студента можуть проявлятись творчіздібності. Це необхідно враховувати, щоб не перевантажувати студентів, не викликати психологічного дискомфорту, що в кінцевому результаті все одно не дасть позитивного результатуу навчанні.

Творчі здібності людини ґрунтуються на розвитку самостійного мислення. Це мисленняможе розвиватись як вміння узагальнювати інформацію, застосовувати теоретичні висновкидля прогнозування перебігу процесів на практиці, виявляти протиріччя між теоретичнимиузагальненнями і процесами, які відбуваються у природі. З цієї точки зору, у природознавствіфізика і математика найбільш доречні для формування творчого мислення студентів. Це відбувається завдяки аналізу явищ і вирішенню задач, особливо із прикладним змістом. У плані діалектики на деяких прикладах можна продемонструвати протиріччя між теоретичнимиуявленнями і експериментом, що приводить до нових наукових пошуків. Велику користь длярозвитку мислення мають практикуми, семінари, олімпіади.

Поставимо собі запитання: якими шляхами можна досягти успішного засвоєння фізичнихзнань і розвинути в студентів творче мислення? По-перше, навчальний процес повинен викликатив них певні відчуття (емоційні, етичні, естетичні), і тоді швидше будуть здобуватися знання.По-друге, навчання повинно бути цікавим і викликати лише позитивні емоції. По-третє, викладач і студент повинні бути однодумцями.

Складні формули у підручнику чи посібнику з фізики можуть викликати небажання читатиматеріал. Емоційність повинна бути рисою характеру особистості, однак й негативні емоції,наприклад, при вивченні матеріалу про скидання атомних бомб над Хіросімою і Нагасакі, викликають етичні переживання, проте і заохочують студентів до вивчення фізичних явищ, на якихґрунтується дія цієї страшної зброї.

Неприпустимими у процесі навчання є перевантаження, страх, приниження студента,адже тоді він може зневіритись у своїх силах і можливостях. Пояснювати матеріал потрібно так, щоб у аудиторії виникали думки, що це так просто і можна було б самимзробити таке відкриття -- це додає бажання навчатися. Коли вивчається певний об'єкті він стає зрозумілим з усіх боків, то необхідно спонукати студентів до співставлення його зіншими об'єктами, навіть самими віддаленими шляхами порівняння, аналізу і аналогії.З дидактичної точки зору використання аналогій дає можливість простіше переходитивід старого до нового матеріалу.

Аналіз результатів експерименту або розв'язку задачі, перевірка розмірностей є прийомом,який полегшує абстрактні судження і який є важливим для розвитку фізичного мислення.

Використання ідеалізації при вивченні фізики дає можливість відкрити і усвідомити навіть те, що не під силу уявити. Іноді викладачі у процесі навчання використовують методипопуляризації наукових знань для підвищення мотивації до навчання, проте лекції повиннімати лише елементи цих методів, а не набувати цілісного науково-популярного характеру.На мою думку, науково-популярні лекції не можуть навчати, будь-яке знання добуваєтьсяз певними зусиллями. Популяризація знань і навчання -- це різні системи; вони мають різніцілі і можливості, тому й методики є дещо різними.

Центральною фігурою в процесі навчання є викладач. Його знання, професійний талант,доброта і повага до студентів, його поведінка і ставлення до інших людей -- все це визначає успіхнавчання і виховання молоді. Іноді вчитель досконало знає свій предмет, але не завжди вмієзробити матеріал цікавим. У цьому він сильно програє у досягненні мети навчання; у кожномуматеріалі нової лекції необхідно знайти щось нове.

Відсутність техніки лекторської майстерності, якою повинен володіти будь-який педагог є його великим недоліком. Підготовка до заняття вимагає зосередженості і планування.Розглядаючи деталі фізики, необхідно пам'ятати про інтегративні зв'язки як з іншими дисциплінами, так і з матеріалом інших розділів. Узагальнення сприяють науковому зростаннюстудентів. Чим з більшою довірою ми будемо ставитись до здібностей студентів, тим більшої віддачівід них отримаємо.

Викладання поєднує в собі науку і мистецтво, підпорядковується певним закономірностямі вимагає різних підходів для отримання ефективного результату.

Cистема підготовки фахівців пов'язана із соціальними, економічними факторами та способом цілеспрямованого керування нею для досягнення поставленої мети. Цілі можна сформулювати точніше, якщо відштовхуватись від конкретних педагогічних ситуацій, від необхідногорівня підготовки фахівця, і після цього треба підбирати оптимальні шляхи і методи отриманняпрогностичної інформації.

Головною особливістю якісної задачі є те, що у ній увага студентів акцентується на якіснійстороні фізичних явищ, властивостей тіл, речовин, процесів.

Необхідно розрізняти якісну задачу від питання з перевірки формальних знань (наприклад,що називається ампером, як формулюється закон Ома). Мета останніх -- закріпити формальні знання студентів. Відповіді на такі запитання в готовому вигляді є у підручнику, а студент повинен лише згадати їх. У якісній задачі ставиться запитання, відповідь на яке студент повинен скласти сам, синтезуючи дані умови задачі і свої знання з фізики.

Розв'язуються якісні задачі шляхом логічних міркувань, що ґрунтуються на законах фізики,графічно і експериментально. Математичні дії над фізичними формулами не виконуються, проте посилання на них можливі.

Можна рекомендувати наступну схему вирішення простої якісної задачітакими етапами:

1. Знайомство з умовою задачі (текст, рисунок, прилад тощо).

2. Усвідомлення умови задачі (аналіз даних, введення додаткових умов, усвідомлення сутіпитання задачі).

3. Складання плану вирішення задачі (вибір і формулювання фізичного закону, що відповідаєумові задачі, встановлення причинно-наслідкового зв'язку між логічними посиланнямизадачі).

4. Здійснення плану вирішення задачі (синтез даних умови задачі із формулюванням закону,отримання відповіді на питання задачі).

5. Перевірка відповіді.

Вирішення складної якісної задачі теж здійснюється цими п'ятьма етапами, але при аналізіумови задачі необхідно звернути увагу на головне її запитання, на кінцеву ціль розв'язування. При складанні плану розв'язування задачі будується аналітичний ланцюжок міркувань, які починаються із запитання до задачі і закінчуються даними її умови. На четвертому етапі складають ланцюжок міркувань, починаючи з формулювання відповідних законів і закінчуючи відповіддю на запитання задачі. Відповідь можна перевірити, зіставивши її із загальними принципами фізики (законами збереження енергії, маси, заряду тощо).

Для вирішення якісних задач використовують евристичний, графічний і експериментальний методи. Вони можуть також поєднуватись, доповнюючи один одного.

Евристичний метод полягає у вирішенні декількох взаємопов'язаних цілеспрямованихякісних запитань. Кожен із них має своє значення та вирішення і одночасно є елементом розв'язання всієї задачі.

Графічний метод полягає у складанні відповіді на запитання задачі на основі аналізу графіка функції, креслення, схеми, рисунка, фото тощо.

Експериментальний метод полягає в отриманні відповіді на запитання якісної задачі на основі експерименту, поставленого і проведеного у відповідності до умови задачі. За умови якісно поставленого експерименту відповідь отримують швидко, наочно і вірогідно. Оскільки сам експеримент не пояснює, чому саме так, а не інакше відбувається явище, то його супроводжують вербальним поясненням.

Студенти не завжди володіють навичками логічного мислення, в такому випадку використовують метод інтуїтивного мислення. Цей шлях вирішення задачі можливий: необхідно розглянути будь-яке міркування, будь-яку фізичну ідею рішення задачі, довести її до можливого сприйняття. Тоді, вочевидь, виникає дискусія, яка сприятиме розвитку фізичного і логічного мислення студентів.

Розв'язування кількісних задач дає можливість виявити вміння аналізувати зміст задачі, виділяти основне, вміти користуватись математичним апаратом, знати розмірності величин.Критерієм вміння аналізувати зміст задачі є чітке усвідомлення відомих параметрів та результату, аналіз процесів та явищ, вміння розробляти алгоритм розв'язування задачі.

Задачі, як найбільш ефективна форма розвитку технічного мислення, ілюструють перебіг фізичних процесів, пояснюють фізичні явища з практичної точки зору, показують їх зв'язок з обраною спеціальністю, сприяють закріпленню теоретичного матеріалу, що дає можливість розвивати інтелектуальні якості студентів.

Формулювання задачі повинно бути лаконічним і наочним. Для експерименту студентам запропонували розв'язати задачі різного рівня складності: задачі першого рівня (репродуктивного), де усі дані відомі та були доступні усім студентам, та задачі другого рівня, що вимагали використання таких мисленнєвих операцій, як аналіз, синтез, порівняння, узагальнення тощо.

Аналіз результатів розв'язування задач показав, що розвиток мисленнєвої діяльності низький, знання не систематизовані, а компоненти мислення в більшості студентів не розвинені.

Це спонукало розробити деякі методичні рекомендації, які сприяли б формуванню мислення. Ця методика включає комплекс задач по кожній темі, методичні вказівки до розв'язування задач. Підходи різні для різної складності матеріалу та його значущості із врахуванням спеціальності.

Реалізація головної мети при підготовці кваліфікованих робітників залежить від взаємодії психологічних і дидактичних аспектів і сприяє формуванню особистості, розвитку її інтелекту та технічного мислення. Використання загальних прийомів розумової діяльності, а також глибокі знання з фізики за умови реалізації дидактичних принципів у навчанні дасть результат при формуванні технічного мислення. У свою чергу, неперервність у навчанні важлива тому, що вміння і навички повинні постійно закріплюватись. Відношення людини до праці, навчання, загалом до будь-якої діяльності -- це її світогляд, який залежить від активної розумової діяльності її у процесі навчання.

Досягнення поставленої мети у навчальному процесі вимагає тісного контакту студента та викладача. Методи навчання повинні не лише давати можливість студентові засвоювати надану йому інформацію, але й активно займатись самоосвітою, самоформуванням, прагнути оволодіти певними методами і використовувати їх у навчальному процесі.

Викладач спрямовує студентів на шлях пошуку, вводить в атмосферу творчості, що розкриває можливості для самостійного пошуку нових знань. Без педагогічного таланту і великої професійної компетентності цього досягти неможливо.

Удосконалення освітньої системи згідно з логікою науково-технічного і соціального прогресу, із скороченням і навіть зникненням деяких традиційних професій, виникненням нових спеціальностей, із складними соціальними і демографічними процесами, переглядом традиційних підходів до вибору цілей і принципів організації навчально-виховного процесу може вирішити питання змісту і характеру підготовки висококваліфікованих робітників. Існуючі підходи до формування знань, діяльності, і навіть особистісноорієнтовані підходи, не відповідають певною мірою ні соціальним вимогам, ні потребам самих студентів. Майбутні фахівці -- це студенти, які тільки ще вступають в соціальне життя, складнощі якого необхідно оцінити, осмислити і засвоїти, що вимагає сильної волі, розуму і енергії. Вплив «ринкового» оточення дещо дезорієнтує молодь в пошуку його істини, вимагає щоденного поповнення знань не лише для розуму, але й для душі. Тому важливий комплексний підхід до вирішення цього питання. Відповідний рівень знань дає можливість бути високим професіоналом і реалізуватись як особистість.

Освіта повинна орієнтуватись на перспективу, що означає постійне коректування змісту навчальних дисциплін із врахуванням перспективних суспільних потреб, тобто проведенняпостійних маркетингових досліджень і впровадження їх результатів у навчальний процес (дидактичне прогнозування). Отже, педагогічна наука виконує не лише пояснювальну, але й прогностичну функцію. Пропонування можливих шляхів, альтернатив реалізації виявлених тенденцій, тобто виявлення напрямів практичних рішень, складає суть передбачення в теорії і практиці виховання.

Виховна робота та педагогічний процес -- це невід'ємні складові підготовки кваліфікованих фахівців. Головною метою навчально-виховного процесу повинно бути формування свідомого громадянина, людини з активною життєвою позицією. Ця мета буде допомагати спеціалістові у житті і в практичній діяльності. Основним принципом підготовки фахівців повинно стати «виховання через навчання», що є більш ефективним методом, ніж спеціальні виховні заходи, які відокремленні від педагогічного процесу. Необхідно позбутись підходу відокремлення виховання від загальних педагогічних заходів, обмеження його ролі як допоміжного відносно навчання.

Внутрішній світ людини формується в процесі перетворення знань в переконання. Цінності і ідеали стають досягненням людини, коли проходять через її чуттєво-емоційну сферу, стають мотивами і спонукають до дій.

Прогнозування може мати цілісний або частковий характер. Наприклад, прогнозування окремих характеристик представників певної суспільної групи (модель фахівця певного профілю). В такій моделі представлені особистісні якості, проте увага акцентується на виробничих знаннях, вміннях людини. Таке прогнозування має ймовірнісний характер, тобто моделюються характерні усереднені показники груп особистостей, а не індивідуальний образ окремого фахівця.

Особистісно-індивідуальне прогнозування розкриває перспективу розвитку конкретної особистості, можливі варіанти її життєвого шляху, професійної діяльності, службового росту.Таке прогнозування має як зовнішній, так і внутрішній аспект. Зовнішній аспект -- це прогнозування об'єкту (психологічний, педагогічний, медичний тощо). Внутрішній аспект -- це самопередбачення особистості, коли сама людина прогнозує своє майбутнє. Внутрішнє і зовнішнє передбачення пов'язані. Кожна людина, прогнозуючи своє майбутнє, свій життєвий шлях, повинна враховувати зовнішні прогнози. Це дасть можливість визначити, на що людина здатна, в якій діяльності її зусилля будуть найбільш ефективними, якого виду заняття неперспективні, або взагалі недопустимі. Особисте прогнозування має велике значення в процесі прийняття рішень.

Вирішуючи прогностичні проблеми змісту навчання важливо орієнтуватись й на прогнозування розвитку основних моральних і духовних якостей людини. Розвиваючи духовні якості людини, можна зменшити її прагнення до матеріальних цінностей, а спрямувати їх на благородні цілі. Людські якості можуть повністю розкритись в різних видах праці лише за сприятливих соціальних і природних умов. Вдосконалення відносин в системі «природа--суспільство--людина» можливе за умови, якщо ці відносини будуть не стихійними, а керованими і прогнозованими.

Призначення людини полягає у її поєднанні з оточенням, при якому людина певною мірою обмежує себе, самостійно і вільно обираючи свою справу. Вона, залежно від стану духу і характеру, обирає свою долю і відповідає за цей вибір. Проте суть особистості, її світогляд, погляди, потреби, інтереси, ціннісні орієнтації, її долю визначають суспільні відносини.

Проблема самообмеження потреб виникає внаслідок порушення співвідношення потреб за рахунок зростання матеріальних і обмеження духовних та соціальних проблем.

Люди можуть мати різний статус, проте усі вони є «продуктом» системи освіти. Від ефективності навчання, виховання і розвитку людини, від її інтелектуальних, духовних і моральних якостей залежить майбутнє держави. Тому такого великого значення набуває своєрідне«зіткненням» зовнішніх факторів відносно освіти, тенденцій розвитку середовища, і факторів внутрішніх -- освітніх, педагогічних. Саме тому надзвичайно важливим є систематичний аналіз прогностичного фону перспектив формування особистості. Активізація життєвих позицій означає прагнення особистості поглянути на реальність з позицій майбутнього. Цінування часу просуває людину по ієрархії буття, в якій найбільшою цінністю є світ людини, а не світ матеріальний. Активна позиція переплітається з усвідомленням змісту життя, а наповнення часу залежить від особистості, від того, які цінності займають в її світогляді вищі ступені на життєвому шляху. Життєвий шлях визначається зміною статусу протягом життя, рівня розвитку, видів і характеру діяльності, способів спілкування особистості під впливом змін соціального середовища, способу життя, її потреб, інтересів і життєвого спрямування.

Ускладнення виробничих процесів породжує нові професії, отже, й вимагає оволодіння більш складними і перспективними видами діяльності. В цьому аспекті освіта не зводиться лише до отримання спеціальної кваліфікації, а вимагає оволодіння методикою самостійного набуття знань. Вибір професії відіграє важливу роль при визначенні соціального статусу молодої людини і є важливим кроком у її самовизначенні. Цей крок відіграє вирішальну роль при усуненні протиріччя між особистими планами людини, яка захоплюється іноді популярними професіями, та не бере до уваги потреби суспільства на даному етапі його розвитку. Важливо узгодити інтереси особистості і суспільства, сприяти реалізації здібностей і нахилів молодих людей в їх інтересах, і в інтересах суспільства. Є. О. Клімов відзначає: «… Ефективність діяльності у масових виробничих професіях буде вищою, якщо зміняться погляди на людину і ставлення до неї не як до типової «живої машини», а як до суб'єкта, який створює індивідуально своєрідну систему способів своєї діяльності».