Формирование экспериментальных умений при обучении физике на основе компьютерного моделирования у курсантов военного вуза

• Автор: Ларионов, Михаил Владимирович
• Шифр специальности: 13.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 182 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Экспериментальные умения курсантов военных вузов как компонент их профессиональной компетентности
1.1. Экспериментальные умения курсантов военных вузов и компетентностный подход к обучению физике
1.2. Роль и место физики и информатики в профессиональной подготовке курсантов военного вуза
1.3. Информационно-коммуникационные образовательные технологии как средство подготовки по физике курсантов военных вузов
ВЫВОДЫ Г10 ПЕРВОЙ ГЛАВЕ
Глава 2. Методика формирования экспериментальных умений у курсантов военного вуза в условиях межпредметных связей физики и информатики
2.1. Компьютерное моделирование в курсе физики как вид учебнопознавательной и учебно-профессиональной деятельности курсантов военных вузов
2.2. Критерии сформированное экспериментальных умений курсантов военного вуза как компонента их информационной компетенции
2.3. Методика формирования экспериментальных умений с применением ИКТ у курсантов военных вузов посредством компьютерного моделирования
ВЫВОДЫ ПО ВТОРОЙ ГЛАВЕ
Глава 3. Экспериментальная проверка эффективности системы компьютерных лабораторных работ по курсу общей физики военного вуза
3.1. Цели, задачи и организация педагогического эксперимента
3.2. Описание хода педагогического эксперимента, получения экспериментальных данных
3.3. Обработка экспериментальных данных, выводы
ВЫВОДЫ ПО ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ
Заключение
Литература
Приложения
Введение
Актуальность исследования. Объективные процессы интеграции в образовании и последующее изменение образовательных стандартов повлекли пересмотр значимости знаний, умений и навыков для будущей профессиональной деятельности курсантов военных вузов. В частности, экспериментальные умения обучаемых в настоящее время должны рассматриваться как умения эмпирического поиска информации, как компонент их информационной компетенции.
Современный научно-технический прогресс характеризуется созданием новых персональных компьютеров (ПК) все более высокой мощности по объему и скорости обработки информации, простоте управления. Создаваемые в настоящее время ПК и их программное обеспечение являются мощным средством повышения эффективности учебного процесса, обусловливающим новые возможности их использования в вузах при обучении физике в процессе формирования научных понятий и умений применять их в решении практических задач, а также экспериментальных умений как компонента информационной компетенции.
Однако огромный потенциал информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) для эффективного решения насущных дидактических и методических задач используется далеко не в полной мере — в теории и практике методики обучения физике в военных вузах в настоящее время всё более отчётливо проявляются противоречия между:
® возможностью получения информации для решения практических задач как эмпирически, так и посредством ИКТ и недостаточной сформир'о-ванностью экспериментальных умений как компонента информационной компетенции у курсантов военных вузов;
• необходимостью формирования экспериментальных умений как компонента информационной компетенции курсантов и отсутствием научно обоснованных методик применения ПК при изучении курса физики в военном вузе, отвечающих требованиям новых стандартов;
• возможностями ИКТ-технологий для их использования в учебном процессе и отсутствием систематизации соответствующих методологических подходов к формированию экспериментальных умений или умений эмпирического поиска информации в военном вузе.
Следует также указать противоречия, касающиеся организации учебного процесса по физике:
® между оснащением образовательных учреждений совершенствующимися по своим возможностям ПК, компьютерными классами - с одной стороны и сдерживанием их наиболее эффективного применения из-за недостаточной разработанности соответствующего методического сопровождения в учебном процессе - с другой;
® между необходимостью проведения экспериментов в процессе обучения физике и недостаточной оснащенностью лабораторным оборудованием учебных физических лабораторий.
В направлении разрешения указанных противоречий в дидактике и методике обучения физике исследователями уже получены определенные результаты.
Академиком A.B. Усовой, С.Е. Каменецким, Н.С. Пурышевой, A.A. Бобровым, С.А. Суровикиной и другими учеными разработана методика формирования экспериментальных умений у учащихся школ, студентов педагогических вузов. В работах С.Е. Каменецкого представлено решение проблем применения компьютерного моделирования в обучении физике. Однако в данных исследованиях не разработана методика формирования экспериментальных умений в курсе физики у курсантов военных вузов, отвечающая требованиям новых стандартов профессионального образования. Создание такой методики связано с дальнейшей целенаправленной компьютеризацией физического образования.
При разработке методики формирования экспериментальных умений у курсантов военного вуза нами было изучено решение проблем информатизации образования, представленное в трудах Е.П. Велихова, А.М. Довгяло,
Моделирование — изучение реальных физических явлений, процессов, объектов на моделях.
Моделью называют искусственный объект в виде чертежа, схемы, логико-математических знаковых формул, физической конструкции, словесного описания, который, будучи аналогичен исследуемому объекту (явлению, процессу), отображает и воспроизводит в более простом, уменьшенном виде структуру, свойства, взаимосвязи, отношения между элементами исследуемого объекта, непосредственное изучение которого затруднено, неэкономично, недоступно [65].
Различают физические, вещественно-математические и логикоматематические модели. Физические модели могут быть заменены компьютерными посредством программ, позволяющим воспроизводить на компьютере физические явления и процессы, изучать их в учебном эксперименте в ходе лабораторных работ. В настоящее время в обучении физике получает все более широкое распространение компьютерный эксперимент [106, 92].
Лабораторные работы в высшей школе применяются в обучении различным научным дисциплинам: химии, биологии и др. Применяемые при их проведении ИКТ являются важным средством реализации межпредметных связей между информатикой и этими дисциплинами. Для организации лабораторных работ по физике в военном вузе на основе компьютерного имитационного моделирования необходимо установить соответствие элементов содержания учебных дисциплин физики и информатики.
В частности, курс физики в военном вузе включает следующие темы, по которым проводятся лабораторные работы:
• Определение времени и силы соударения шаров при упругом центральном ударе, в Определение модуля Юнга на растяжения.
в Изучение основного закона динамики вращательного движения, в Определение момента инерции диска, в Определение отношения теплоемкостей воздуха.