Разработка методики формирования у студентов высших учебных заведений педагогических специальностей понятий электричества в условиях кредитной системы обучения

Разработка методики формирования у студентов высших учебных заведений педагогических специальностей понятий электричества в условиях кредитной системы обучения

Содержание

Введение

1. Эффективность реализации кредитной системы обучения

1.1 Структура высшего образования в странах мира

1.2 Особенности становления кредитной системы в России и Казахстане

2. Научно-методический анализ понятий электричества «ток, заряд, напряжение, сопротивление» у студентов вузов педагогических специальностей

2.1 Понятие как важный элемент вооружение студентов системой научных знаний

.2 Предмет, основные понятия и идеи курса электричество

2.3 Общий методологический подход к формированию у студентов вузов понятия «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление»

.4 Роль самостоятельной работы в процессе усвоения понятий

.5 Требования к уровню усвоения понятия «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление» студентами Вузов к моменту окончания курса общей физики

. Организация и результаты дидактического эксперимента по проверке эффективности предлагаемой методики формирования понятий «ток, заряд, напряжение, сопротивление» у студентов вузов в условиях кредитной системы обучения

.1 Методика и методология формирования у студентов понятий «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление»

Заключение

Список использованной литературы

Приложения

Введение

Актуальность темы исследования. На данном этапе развития общества молодым людям необходимо самостоятельно учиться работать с информацией, совершенствовать свои знания и умения в разных областях, приобретая, если это необходимо, новые знания, потому что именно этим им придётся заниматься всю сознательную жизнь. Таким образом, общество заинтересовано в том, чтобы его граждане были способны самостоятельно и активно действовать, принимать решения, гибко и своевременно адаптироваться к меняющимся условиям жизни.

Отсюда современное общество ставит перед системой образованием задачу подготовки выпускников, способных:

- Гибко адаптироваться в меняющихся жизненных ситуациях, самостоятельно приобретать необходимые знания, умело применять их на практике для решения возникающих проблем;

- Критически мыслить, видеть в действительности реальные проблемы и искать пути рационального их решения; чётко осознавать, где и каким образом приобретённые ими знания могут быть применены; быть способными генерировать новые идеи, творчески мыслить;

Грамотно работать с информацией, уметь собирать необходимые для решения определённой проблемы факты, анализировать их, выдвигать гипотезы решения проблем, делать необходимые обобщения, сопоставления с аналогичными и альтернативными вариантами решения, делать аргументированные выводы, применять полученные выводы для выявления и решения вновь возникших проблем;

- Быть коммуникабельными, уметь работать сообща в различных областях, предотвращая или умело, выходя из любых конфликтных ситуаций;

- Самостоятельно работать над развитием собственной нравственности, интеллекта, культурного уровня.

Это характерно для любого развитого общества, что предполагает определённые реформы в образовательной системе. [1, стр. 8-9]

Ещё недавно решить эти задачи не представлялось возможным в силу отсутствия реальных условий для их выполнения при традиционной системе образования. За последние 10-15 лет такие условия если не созданы полностью, то создаются в разных странах с разной степенью успешности.

В частности Казахстан за короткий период обретения независимости сделал прорыв в социально-экономической сфере, интегрируясь в мировую цивилизацию. Изменения в системе общественных отношений воздействуют на образование и требуют от него мобильности, кардинальных организационных, структурных преобразований, обновления содержания образования и совершенствования качества подготовки специалистов в соответствии с опытом прогрессивных стран. [1, стр. 9]

Одной из основных задач высшего образования на сегодняшний день является подготовка специалиста новой формации, обладающего широкими фундаментальными знаниями, инициативного, адаптированного к меняющимся требованиям рынка труда и технологий, умеющего работать в команде. В целях реализации указанной задачи необходимо изменение технологии организации учебного процесса и подчинение её интересам обучающихся, совершенствование и применение различных форм и методов обучения.

В соответствии с выше сказанным в Костанайском Социально-Техническом Университете была внедрена кредитная система обучения.

Цель кредитной системы обучения - повышение уровня профессиональной подготовки студентов, всестороннее развитие их индивидуальных творческих способностей, предоставление студентам возможности при необходимости беспрепятственно переводиться в вузы ближнего и дальнего зарубежья. [6, стр. 3]

Для реализации этой цели университет реформировал учебный процесс, обеспечив его новой планирующей и регламентирующей документацией.

Образовательная программа реализуется в бакалавриате, в котором первые два курса унифицированы и объединены в цикл общеобразовательных дисциплин (социально-гуманитарные, естественнонаучные). На последующих двух курсах в бакалавриате подготовка ведётся по базовым дисциплинам. [6, стр 4]

Курс общей физики входит в цикл естественнонаучных дисциплин студентов педагогических специальностей обучающихся по кредитной системе обучения.

Наши исследования и результаты анкетирования, проведённые на базе Костанайского Социально-технического университета, среди студентов первого и второго курса свидетельствуют об устойчивой тенденции снижения качества образования. Такое положение дел свидетельствует о том, что необходима новая методика обучения, ориентированная на повышение уровня усвоения знаний.

Разработка методики, позволяющей активизировать процесс формирования понятий «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление» в курсе общей физики, является одним из направлений совершенствования обучения общей физике в условиях кредитной системы обучения.

В связи с этим была выбрана тема научного исследования: «Формирование понятий «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление» у студентов высших учебных заведений педагогических специальностей в условиях кредитной системы обучения».

Цель исследования: разработка методики формирования у студентов высших учебных заведений педагогических специальностей понятий «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление» в условиях кредитной системы обучения.

Объект исследования: учебно-воспитательный процесс высших учебных заведений в условиях кредитной системы обучения.

Предмет исследования: формирование понятий «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление» у студентов высших учебных заведений педагогических специальностей в условиях кредитной системы обучения.

Задачи исследования:

•  Проведение анализа состояния проблемы формирования понятий «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление» у студентов высших учебных заведений педагогических специальностей в условиях кредитной системы обучения, выяснение причины возникновения и способы её решения.

•        Разработка методики формирования понятий «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление» для студентов высших учебных заведений педагогических специальностей в условиях кредитной системы обучения, рекомендаций для повышения усвоения понятий «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление» у студентов вузов в условиях кредитной системы обучения.

Научная новизна:

•  Разработана методика формирования понятий «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление» у студентов высших учебных заведений педагогических специальностей в условиях кредитной системы обучения.

•  Применен общий методологический подход, обеспечивающих целенаправленное формирование понятий «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление» у студентов вузов в условиях кредитной системы обучения.

•  Выявлены критерии оценки уровня усвоения понятия у студентов вузов в условиях кредитной системы обучения.

Теоретическая значимость:

•  Расширено теоретическое представление о функционировании кредитной системы обучения в казахстанских и зарубежных вузах.

•        Конкретизирована теория поэтапного формирования понятий «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление» у студентов вузов в условиях кредитной системы обучения.

Практическая значимость:

•  Предложена методика формирования понятий «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление» у студентов вузов в условиях кредитной системы обучения по средствам применения дидактических материалов.

•        Разработаны рекомендации по применению предложенной методики.

•        Выявлены уровни сформированности понятий «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление» у студентов вузов в условиях кредитной системы обучения.

Апробация дипломного исследования:

•  Проведение серии занятий для студентов педагогических специальностей, физика, информатика, география, экология.

•        Обсуждение на заседаниях кафедры «физика, информатика и ЭЭ»

•        Проектирование учебно-методического комплекса по формированию понятий «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление» в условиях кредитной системы обучения.

1. Кредитная система обучения, как образовательная система, направленная на повышение уровня самообразования

1.1 Реализация кредитной системы обучения в странах мира

Важность образования и образовательного сотрудничества в развитии и укреплении устойчивых, мирных и демократических обществ является универсальной и подтверждается как первостепенная, особенно в связи с ситуацией в Юго-восточной Европе.

Болонский процесс представляет собой общеевропейский процесс реформирования государственных систем высшего образования для достижения совместимости и сопоставимости и в настоящее время охватывает 40 стран.

Сорбонская декларация от 25 мая 1998 года, которая была инициирована этими соображениями, подчеркнула центральную роль университетов в развитии европейских культурных ценностей. Она обосновала создание Зоны европейского высшего образования как ключевого пути развития мобильности граждан с возможностью их трудоустройства для общего развития континента. [9]

В совместном заявлении европейские министры образования в г. Болонья, 19 июня 1999 года подтвердили их поддержку общим принципам, указанным в Сорбонской декларации, и приняли обязательство координировать их политику с тем, чтобы достичь в ближайшей перспективе следующих целей, которые они рассматривают как первостепенные для создания Зоны европейского высшего образования и продвижения европейской системы высшего образования по всему миру:

•  принятие системы легко понимаемых сопоставимых степеней, в том числе, через внедрение Приложения к диплому, для обеспечения возможности трудоустройства европейских граждан и повышения международной конкурентоспособности европейской системы высшего образования.

•  принятие системы, основанной, по существу, на двух основных циклах - достепенного и послестепенного. Доступ ко второму циклу будет требовать успешного завершения первого цикла обучения продолжительностью не менее трех лет. Степень, присуждаемая после первого цикла, должна быть востребованной на европейском рынке труда как квалификация соответствующего уровня. Второй цикл должен вести к получению степени магистра и/или степени доктора, как принято во многих европейских странах.

•        внедрение системы кредитов по типу ECTS - европейской системы перезачета зачетных единиц трудоемкости, как надлежащего средства поддержки крупномасштабной студенческой мобильности. Кредиты могут быть получены также и в рамках образования, не являющегося высшим, включая обучение в течение всей жизни, если они признаются принимающими заинтересованными университетами.

•        содействие европейскому сотрудничеству в обеспечении качества образования с целью разработки сопоставимых критериев и методологий.

•        Содействие необходимым европейским воззрениям в высшем образовании, особенно относительно развития учебных планов, межинституционального сотрудничества, схем мобильности, совместных программ обучения, практической подготовки и проведения научных исследований.[4, стр. 15]

Кредитная система обучения - образовательная система, направленная на повышение уровня самообразования и творческого освоения знаний на основе индивидуализации, выборности образовательной траектории в рамках регламентации учебного процесса и учета объема знаний в виде кредитов.

Кредит также представляет собой способ определения количественных результатов обучения, в качестве которых может быть набор компетенций, означающих, что студент будет знать, понимать или способен владеть после завершения процесса обучения. [6, стр. 3]

Географическое определение Европы вскрывает более глобальную проблему, а именно общее своеобразие систем Европейского высшего образования. Высшее образование все еще в большей мере остается прерогативой стран, несмотря на активные тенденции к Европейской интеграции, интернационализации и глобализации в целом. Уровень страны/государства остается наиболее влиятельным в образовательной политике Европы. Это обуславливается широкими полномочиями государства в области образования и глубоко укоренившимся общественным характером Европейской образовательной политики. Государственный суверенитет и, следовательно, огромное многообразие систем - характерные черты высшего образования в Европе. Однако, существуют тенденции, влияющие на жесткую позицию правительств в образовательной политике. Повышение институциональной автономии и дерегуляции уже вызвало значительную децентрализацию в политике в сфере высшего образования. В некоторых странах, таких как Великобритания, в течение долгого времени существует традиция локальной образовательной политики. Во многих странах, в прошлом отличающихся жестким централизмом, политическая власть над образованием смещалась к наднациональному уровню, как например, в региональных правительствах Испании и Франции. В отношении Бельгии больше нельзя говорить о национальной образовательной системе, поскольку власть полностью передана регионам. Таким образом, децентрализация и передача управления регионам еще больше увеличивают и без того огромное многообразие высшего образования в Европе. [3]

Высшая школа США базируется на принципах академической свободы и прикладной направленности обучения, гибко реагирующей на требования рынка, определяющей востребованность выпускника высшей школы на рынке труда. Именно этим принципам отвечает вся система академических степеней: бакалавр - магистр - доктор философии (PhD).

Современная система высшего образования в развитых странах мира складывалась в результате длительного процесса накопления коллективного опыта многими университетами Европы и США. Традиционная автономия университетов в сочетании с национальными особенностями организации образовательного процесса затрудняли выработку приемлемых для разных стран образцов подготовки специалистов. Каждый университет имел собственную систему приема, обучения и выпуска специалистов, что, естественно не способствовало выработке общепринятых подходов к образованию, объективно необходимых в условиях стремительно развивающихся процессов глобализации и интеграции мировой экономики.

Первоначальный шаг к сближению подходов был сделан американскими университетами, предложившими остальному миру унифицированную модель высшего образования, которая органично вписалась в реалии современного бизнеса как наиболее отвечающая требованиям производства и науки. Болонская декларация закрепила аналогичную модель для стран Европейского союза, исходя из того, что первый уровень ориентирован на приобретение обучающимися компетенций исполнительного типа, отражающих потребности сохраняющегося уклада индустриального общества, второй на развитие творческих способностей наиболее продвинутой части студенческой молодежи - формирование корпуса научно - педагогических кадров, способных к генерации инновационных идей. [10, стр. 12]

Впервые кредитно - часовая система, или как ее иногда называют, система «кредитных часов» зародилась и получила наибольшее развитие в США. В 1869 г. президент Гарвардского университета, известный деятель американского образования, Чарльз Элиот ввел понятие «кредит - час» и в 1870-80 гг. система, разрешающая объем дисциплины измерять в кредит - часах, была внедрена с 1892 г. начался второй этап развития «кредитно - часовой» системы. Комитет национального образования США в целях улучшения звена «колледж - школа», стандартизации программ обучения в средних школах ввел понятие «кредит» не только в колледжах, но и в средних школах распространил кредитную систему оценки объема содержания бакалаврской программы на магистерскую и докторскую ступени образования.

Получение степени бакалавра (Bachelor of Arts, BA, или Bachelor of Science, BSc) предусматривает четыре года обучения. За это время студент должен освоить около 40 дисциплин, в среднем по 3 кредита каждый. Первый и второй год отводятся для получения базовых знаний (примерно, 60 - 68 кредитов) и завершаются ассоциированной степенью (Associates), третий и четвертый годы посвящены интенсивному изучению специальных дисциплин. Завершается все обучение квалификационным экзаменом.

Второй уровень высшего образования (Graduate Level) - это магистерские программы на получение степени магистра (Master of Arts, MA, или Master of Science, MSc), рассчитанные в среднем на два года.

Высшим этапом и третьей ступенью подготовки высоко- квалифицированных специалистов является обучение по докторским программам, ориентированно на узкопрофильное обучение и самостоятельное научное исследование.

Для получения степени необходимо набрать заданное количество «кредит - часов», так называемых зачетных единиц. В системе USCS (US Credit System), принятой в США, кредит - час - это мера, основанная на времени обучения. Так, в бакалавриате 1 кредит - час равен 1 академическому часу аудиторной работы студента в неделю на протяжении семестра, причем каждый академический час лекционных и практических занятий сопровождается 2 часами (100 минут) самостоятельной работы студента. Таким образом, для изучения той или иной дисциплины «весом» в 1 кредит за (1+2) часа в неделю за семестр (15 недель) требуется 45 часов.

В системе высшего образования кредит - час служит основой для составления расписания, подсчета среднего балла - GPA, для определения нагрузки кафедр, преподавателей и студентов, оплаты за обучение и преподавание, регулируя, таким образом, многостороннюю деятельность университетов.

Система USCS повышает мобильность американских студентов, так как полученные в одном университете кредиты засчитываются в другом, и студенты могут переходить из одного вуза в другой без потери зачетных единиц; подобная практика также делает возможной связь между прерванным и восстановленным обучением. [10, стр. 13]

Эта проблема оставалась долгое время нерешенной в европейских странах. Так, академическая программа в Нидерландах ориентирована на ту сферу исследований, по которой студенту будет выдан диплом. Даже в процессе первого года обучения студенты не изучают общих дисциплин. Это происходит потому, что такие предметы включены в программу обучения двух последних лет среднего образования, которые готовят абитуриентов к поступлению в университет.

В нидерландских университетах студенты учатся по индивидуальным учебным планам, составляемые совместно с кураторами групп. В учебных планах предусмотрены обязательные дисциплины и дисциплины по выбору. Объем каждого курса оценивается количеством так называемых зачетных часов, которые обязательно указываются в университетском каталоге. Например, по экономическим специальностям студент должен набирать 42 кредитных часа каждый год.

Учебный год в университете разделен на 5 семестров, и в каждом семестре студент реально может изучить только две - три дисциплины. Это связано с тем, что в большей степени применяется модульная система обучения и по каждому предмету очень высока интенсивность проведения занятий (занятия могут проводиться в течение нескольких часов каждый день). Важными частями университетской программы являются самостоятельное изучение материалов и проведение собственных исследований. [10]

В Великобритании система обучения основана на кредитной системе CATS Соединенного Королевства, целью которой является упорядочение и унификация системы многочисленных квалификационных свидетельств путем установления для каждой из разновидностей определенного количества кредитов. Система накопления и передачи кредитов распространена в Соединенном Королевстве, Южной Африке и Новой Зеландии.

В CATS академический год содержит 1200 условных учебных часов, или 120 кредитов, 1 британский кредит равен 10 условным учебным часам. Под условным учебным временем понимается количество часов, которое обучающийся должен потратить в среднем для достижения результатов обучения. Условное время включает аудиторные занятия, основную практическую работу, работу над проектом, самостоятельные занятия, подготовку и сдачу экзаменов, то есть все обучение, имеющее отношение к достижению результатов на данном уровне.

Для получения степени бакалавра в британском университете необходимо пройти обучение в 3 года и набрать 360 британских кредитов. Четвертый год дает студентам возможность получить степень «бакалавра с отличием» (Bachelor with Honours). На факультетах медицины, стоматологии и архитектуры во всех университетах обучение длится дольше - до семи лет. [10]

В последние десятилетия XX в. в Европе актуализировались вопросы участия вузов в международных программах обучения, интернационализация учебных программ высшего образования стала одной из преобладающих тенденций. Основанная в Европейском Союзе в 1987 г. образовательная программа обмена студентами ERASMUS (European Community Action Scheme for Mobility of University Students) была принята за основу как самая лучшая и распространенная в 12 странах Европы. Накопленный опыт был переработан и взят за основу для программы SOCRATES, специализирующийся на образовании всех возрастных групп и уровней, действующей в 31 стране и рассчитанной до 2006 года. Кроме того, в Европе осуществляются такие образовательные программы обмена студентов, как Leonardo Da Vinci и Tempus - Tacis, направленные на укрепление имиджа Европы как колыбели науки и университетов. [10, стр. 24]

В процессе реализации этих программ Европа столкнулась с трудностями, связанными с разнообразием и, в ряде случаев, несопоставимостью европейских образовательных систем. Необходимо было разработать некий инструмент, который бы действительно сблизил национальные системы образования, сделал их более гибкими и прозрачными, а документы об образовании - легко сравнимыми. Таким инструментом стала ECTS (European Credit Transfer System), возникшая как пилотный проект программы ERASMUS и прошедшая экспериментальную проверку в течение 6 лет (с 1989/90 по 1994/95 академический год). В ней участвовали 145 вузов в странах Европы.

В июне 1999 года министры образования 29 Европейских странподписали Болонскую декларацию, особое значение в которой придается ECTS и общеевропейскому Приложению к дипломам. При этом в задачи ECTS входит не создание в 2010 году унифицированной системы высшегообразования, а достижение международной "прозрачности" и совместимостисуществующих систем образования и квалификаций при соблюденииавтономии стран и вузов в области образовательной политики. К настоящемувремени практически все европейские страны провели реформы национальных систем высшего образования, ввели системы, основанные на образовательных кредитах. Однако они сильно различаются, что обусловлено ориентацией стран на решение национальных социально-экономических задач. Каждая страна стремится сохранить свою уникальную систему образования, национальные исторические и культурные традиции, о чем позволяет судить анализ систем образования ряда европейских стран.

Таким образом, Европа логически пришла к неизбежной необходимости максимально возможного сближения и выравнивания шкалы оценки национальных систем по общеевропейскому шаблону, с которым стала система ECTS. Согласно последней, европейский кредит - некая условная единица объема контактных часов тьютора со студентом. В среднем за один учебный год каждый студент должен набрать 60 европейских кредитов.

Наряду с европейской, американской и британской системами зачетных единиц существует и Система передачи университетских кредитов для азиатско-тихоокеанского региона UCTS (University Credit-Transfer System), к которой явно не присоединились некоторые крупнейшие страны этого региона, такие, как, например, Япония и Китай. Пилотная схема этого проекта рассчитана на 5 лет ( 1999-2004 гг.) в целях оказания помощи организации UMAP (Университетская мобильность в азиатско-тихоокеанском регионе) более эффективно осуществлять студенческие обмены в регионе и на территориях, входящих в сферу деятельности UMAP, а также со странами других регионов мира., посредством гарантированного признания кредитов, полученных за обучение в зарубежных вузах.

Шкала кредитов UCTS аналогично ECTS берет за основу 60 кредитов за академический год (30 - семестр, 20 - триместр соответственно). Шкала кредитов UCTS используется только как шкала конвертируемости, она не предназначена для использования в качестве, замены существующих в принимающем и направляющем на обучение вузах систем кредитов ( или других видов измерения учебной нагрузки).

Хотя UCTS и основывается на модели ECTS с 60 кредитами за полныйакадемический год и Шкалой оценок ECTS, система UCTS являетсязначительно более упрощенной версией этой модели. UCTS разработан исключительно в целях перевода нагрузки и оценок студента между институтами, она не предполагает замену систем, существующих в каком-либо из институтов. В UCTS представитель факультета только осуществляет общие рекомендации по использованию UCTS и является контактным лицом при взаимодействии вузов. Студент сам составляет для себя программу обучения за рубежом. Только тогда, когда такая программа составлена студентом, отправляющий и принимающий институты выражают свое согласие относительно кредитов, которые должны быть начислены студенту за изучение дисциплины соответствующей программе.

В основу японской системы зачетных единиц положена и американская система USCS с тем единственным отличием, что термин «кредит - час» заменен на «зачетные единицы» (units). Для получения степени бакалавра японский студент должен пройти 4 - летнее обучение в университете, из которых 2 года - обширная общеобразовательная подготовка по специальности, последние 2 года - специализация. Дисциплины подразделяются на обязательные и элективные.

Таким образом, одна зачетная единица в Японии означает, что студент слушает некоторый курс один час в неделю на протяжении семестра, и для получения степени бакалавра ему необходимо набрать 146 зачетных единиц.

Постуниверситетский этап образования в Японии состоит из двух подэтапов: «master course», продолжающийся 2 года и завершающийся получением степени магистра, и «doctor course», продолжающийся 3 года и завершающийся получением степени доктора. Для получения степени магистра необходимо набрать 30 зачетных единиц (курсы по выбору при этом согласуются с научным руководителем) и написать дипломную работу. Для получения степени доктора после получения степени магистра нужно в течение трех лет заниматься научной работой под патронажем руководителя, сдать выпускные экзамены и защитить докторскую диссертацию.

Опыт изучения китайской образовательной системы на примерах Университета Чинхуа, Пекинского государственного университета, Пекинского технического университета, Джилианского университета показывает, что в КНР принята трехуровневая система обучения, подобно американской. Для получения степени бакалавра надо освоить 120 кредитов, для получения степени магистра - 30-60 кредитов. Учебный год делится на два семестра и начинается 1 сентября. Продолжительность семестра, однако, в отличие от американской системы, может составлять и 20 недель. Продолжительность обучения в университетах 4-5 лет, в медицинских университетах 7-8 лет и в профессионально-педагогических школах 2-3 года.

Таким образом, имеются существенные различия не только вобразовательных системах стран, но и в понимании и толковании термина"кредит". Если европейский кредит по своему объему отражает все контактные часы как в аудитории, так и вне ее, то американский кредитный час строго отражает только контактное время в аудиториях, подразумевая, что студент в два раза больше занимается самостоятельно, в том числе под руководством преподавателя.

Из вышеизложенного анализа мировых образовательных систем вытекает, что американские кредиты (USCS) легко переводятся европейские (ECTS) и азиатско-тихоокеанские (UCTS):

1 американский кредит-час = 1 китайскому кредиту = 1 японской зачетной единице = 2 европейским кредитам = 2 азиатско-тихоокеанским кредитам = 4 британским кредитам.

Изучение и анализ внедрения кредитной системы обучения показывают, что в различных странах мира она имеет свои специфические особенности. Тем не менее, эффективность и целесообразность кредитной системы обучения подтверждаются все большим распространением ее в системе образования многих стран мира, так как направленность образовательных программ на развитие у студентов навыков самостоятельной работы позволит повысить уровень творческой активности и самостимуляции в освоении знаний, а значит и повышения качества образования. [25-29]

1.2  Особенности становления кредитной системы в России и Казахстане

Модернизация-это обновление и совершенствование действующейсистемы образования. Модернизация образования - это масштабная программа государства, в рамках которой следует разработать и реализовать план конкурентных мероприятий:^

1. обновление содержания образования и совершенствование механизмов контроля за его качеством;

2. разработка и принятие государственных стандартов общего образования.

Модернизация российской высшей школы предполагает совершенствование процессов проектирования содержания, методического обеспечения, технологий реализации и оценки качества освоения образовательных программ. В последнее время Минобразование РФ обращает все большее внимание на использование в российских вузах, кредитной и рейтинговой систем, широко применяющихся в университетах ведущих стран.

Министерством образования и науки Российской Федерации, Федеральной службой по надзору в сфере образования и науки, Федеральным агентством по образованию, федеральными органами исполнительной власти, имеющими в своем ведении высшие учебные заведения, и образовательными учреждениями высшего профессионального образования проводится соответствующая работа по реализации положений Болонского процесса в системе высшего профессионального образования.

Цель Болонского процесса - расширение доступа к европейскому образованию, дальнейшее повышение его качества и привлекательности, расширение мобильности студентов и преподавателей посредством принятия сопоставимой системы ступеней высшего образования, применения системы учебных кредитов, выдачи выпускникам вузов общеевропейского Приложения к диплому (Diploma Supplement), а также обеспечение трудоустройства выпускников вузов за счет того, что все академические степени и другие квалификации должны быть ориентированы на европейский рынок труда.

На современном этапе модернизации российского образования реализация положений Болонской декларации в контексте приоритетных направлений развития образовательной системы Российской Федерации, является одним из направлений государственной политики в сфере высшего профессионального образования.

Для полноценного участия в Болонском процессе российской высшей школе предстоит в 2005-2010 годах предпринять ряд мер, среди которых создание условий для функционирования:

· двухуровневой системы высшего профессионального образования;

· системы зачетных единиц для признания результатов обучения;

· сопоставимой с требованиями европейского сообщества системы обеспечения качества образовательных учреждений и образовательных программ вузов;

· внутривузовских систем контроля качества образования и привлечение к внешней оценке деятельности вузов студентов и работодателей, а также создание условий для введения в практику приложения к диплому о высшем образовании, аналогичного европейскому приложению и развития академической мобильности студентов и преподавателей.

Присоединение России к Болонскому процессу дает новый импульс модернизации высшего профессионального образования, открывает дополнительные возможности для участия российских вузов в проектах, финансируемых Европейской комиссией, а студентам и преподавателям высших учебных заведений в академических обменах с университетами европейских стран.

Интеграция в мировую систему высшего образования системы высшего профессионального образования Российской Федерации при сохранении и развитии достижений и традиций российской высшей школы - это один из принципов государственной политики в сфере образования, зафиксированный законом.

В настоящее время Минобрнауки России совместно с Евросоюзом формирует «Общее пространство Россия - ЕС в области науки и образования», начавшийся с присоединения России к Болонской декларации. Процесс интеграции российской и европейской систем образования является одним из важных элементов формируемого пространства.

На современном этапе модернизации российского образования реализация положений Болонской декларации в контексте приоритетных направлений развития образовательной системы Российской Федерации, одобренных на заседании коллегии Минобрнауки России 4 ноября 2004 г., является одним из направлений государственной политики в сфере высшего профессионального образования. [11]

Республика Казахстан признана мировым сообществом как государство с рыночной экономикой. За короткий исторический период независимости страна достигла значительного роста в экономике, интегрируясь с мировым сообществом.

В этом контексте возрастают роль и значение системы образования, человеческих ресурсов как критериев уровня общественного развития, экономической мощи и национальной безопасности страны. Изменения в системе общественных отношений оказывают влияние на образование, требуя от него мобильности, адекватного ответа на реалии нового исторического этапа и соответствия потребностям развития экономики.

В системе высшего образования сложился рынок образовательных услуг, характеризуемый ростом числа высших учебных заведений различных форм собственности и ведомственной принадлежности, увеличением контингента студентов и государственного образовательного заказа.

Создано новое поколение государственных стандартов специальностей, в которых унифицированы образовательные программы начальных курсов. Внедрена новая модель формирования студенческого контингента вузов через комплексное тестирование, позволяющая принимать в вузы наиболее талантливую молодежь. Вузам предоставлена некоторая академическая свобода, учитывающая запросы рынка труда; активизировались научные исследования, используемые в обучении, устанавливаются контакты с ведущими зарубежными вузами.

Вместе с тем, основная часть интеграционных проблем остается нерешенной, так как в основу казахстанской системы образования заложены методология образования, структура и содержание, препятствующие ее вхождению в мировое образовательное пространство.

В условиях быстроизменяющегося мира и увеличения потоков информации фундаментальные предметные знания являются обязательной, но не достаточной целью образования. Обучающиеся должны не просто овладеть суммой знаний, умений и навыков, на что направлена система казахстанского образования (знаниецентризм). Гораздо важнее и сложнее привить обучающимся умение самостоятельно добывать, анализировать, структурировать и эффективно использовать информацию для максимальной самореализации и полезного участия в жизни общества (компетентность). [8, стр. 13]

«Гражданам гарантируется бесплатное среднее образование в государственных учебных заведениях. Среднее образование обязательно. Гражданин имеет право на получение на конкурсной основе бесплатного высшего образования в государственном высшем учебном заведении. Получение платного образования в частных учебных заведениях осуществляется на основаниях и в порядке, установленных законом. Государство устанавливает общеобразовательные стандарты образования. Деятельность любых учебных заведений должна соответствовать этим стандартам». [13]

В Казахстане начинается активный процесс внедрения двухуровневой (трехступенчатой) системы послесреднего образования.

В целях международного признания национальных образовательных программ, обеспечения мобильности обучающихся профессорско-преподавательского состава, а также повышения качества образования и обеспечения преемственности всех уровней и ступеней высшего и послевузовского образования трехступенчатая структура подготовки специалистов «бакалавр - магистр - доктор» вводится по двум уровням: высшее образование (бакалавр - магистр) и послевузовское образование (доктор) по единой кредитной системе обучения.

Таким образом, модернизация уровней высшего послевузовского образования касается структуры, содержания и организации образовательного процесса: во - первых, это переход на трехступенчатую структуру подготовки специалистов «бакалавр - магистр - доктор», во - вторых, это сохранение двухуровневой структуры послесреднего образования (высшее - послевузовское). В-третьих, применение кредитной системы обучения. Эти моменты существенным образом отражаются на содержании образования.

Содержание программы бакалавриата предполагает широкую базовую профессиональную подготовку, направленную на достижение фундаментальности предметных знаний будущих специалистов для обеспечения выпускника - бакалавра общей интегральной методологией профессиональной деятельности, на развитие у них профессионального творчества, формирование потребности в самообразовании.

Кредит также представляет собой способ определения количественных результатов обучения, в качестве которых может быть набор компетенций, означающих, что студент будет знать, понимать или способен владеть после завершения процесса обучения.

Организация учебного процесса с использованием системы кредитов осуществляется по так называемой «нелинейной» схеме, в отличие от «линейной», действующей до настоящего времени в ВУЗах РК. Отличительные черты нелинейной схемы:

    большая свобода выбора учащимися дисциплин, перечисленных в учебном плане;

-        личное участие каждого студента в формировании своего индивидуального учебного плана;

         вовлечение в учебный процесс тьюторов - академических консультантов, содействующих студентам в выборе образовательной траектории, в частности, в выборе изучаемых дисциплин;

         введение системы кредитов - зачетных единиц (з.е.) для оценки трудозатрат студентов и преподавателей по каждой дисциплине;

         обеспеченность учебного процесса всеми необходимыми методическими материалами в печатной и электронной формах;

         обязательное использование бально - рейтинговых систем для оценки усвоения студентами учебных дисциплин.

Преимуществом кредитной системы обучения является то, что она требует постоянного совершенствования педагогического мастерства, повышения квалификации организаторов учебного процесса, обмена передовым опытом, повышения качества образования.

Качество реализуется через учебно-методический комплекс (УМК), характеризующий уровень методической обеспеченности базовых специальностей дисциплин.

Учебно-методический комплекс специальности является официальным документом, отражающим философию образования и модель подготовки специалиста. Учебно-методический комплекс специальности представляет собой документ, определяющий компетенцию подготовки бакалавров, магистров и докторантов. УМК специальности определяет цели, содержание, методы обучения студентов каждой специальности. Он представляет собой совокупность взаимосвязанных Учебно-методический документов и материалов.

Учебно-методический комплекс специальности включает:

    государственный общеобязательный стандарт высшего и поствузовского профессионального образования специальности;

    учебные планы;

-        каталог элективных дисциплин.

Предусмотрена система государственного контроля за качеством обучения через процедуры лицензирования, аттестации и аккредитации.

Планирование учебного процесса является ведущим элементом в системе управления образовательной деятельности высшего учебного заведения и состоит из нескольких этапов:

    составляется академический календарь, отражающий основные виды учебных мероприятий и сроки их осуществления в течение учебного года;

-        формируется каталог элективных дисциплин в дополнение к дисциплинам типового учебного плана;

         формируется обучающимся с помощью эдвайзера (эдвайзер - преподаватель кафедры, оказывающий содействие обучающемуся по соответствующей специальности в выборе траектории его обучения и освоении учебного плана в период обучения), под контролем офис-регистратора и декана индивидуальный учебный план в соответствии с типовыми учебными планами и каталогом элективных дисциплин;

         составляются рабочие учебные планы;

         разрабатываются рабочие программы дисциплин, планируется объем учебной нагрузки в соответствии с рабочими учебными планами специальностей и штатного расписания ППС.

Вместе с тем внедрение кредитной системы обучения требует:

    изменения принципа организации учебного процесса, контроля знаний студентов;

-        пересмотра нормативно-правовой базы деятельности профессорско-преподавательского состава и методического комплекса обеспечивающего достижение индивидуализации образовательной траектории студентов;

         совершенствования механизма формирования студенческих групп и распределения учебной нагрузки преподавателей с учетом выборности образовательных траекторий;

         приведения в соответствие с требованиями кредитной системы обучения действующих нормативов обеспеченности обучающихся учебниками и учебными материалами, особенно по базовым курсам, а также техническими средствами, в первую очередь печатным и множительным оборудованием. [21]

Важнейшим вопросом реализации кредитной системы обучения является соответствие материально - технической базы и коммуникационных средств возросшим требованиям к обеспечению учебного процесса. Возрастает роль маркетинга образования, привлечения государственных, иностранных и частных инвестиций, дальнейшего совершенствования системы мониторинга и оценки качества образования.

К 2010 году система высшего и послевузовского образования Казахстана присоединится к Болонскому процессу, будет осуществлен полный переход на целостную систему подготовки кадров (бакалавриат - магистратура - докторантура), поэтапный отказ от аспирантуры, традиционной докторантуры, открытие на базе ведущих вузов программы подготовки докторов PhD совместно с ведущими зарубежными вузами, имеющими соответствующую аккредитацию.

Кредитная система обучения в Казахстане начала стихийно формироваться с середины 90-х годов XX века, и по мере ее изучения вузам становились, очевидны преимущества мобильности студентов благодаря унификации учебных планов и программ. Целый ряд казахстанских вузов стал активно расширять международные связи с ведущими зарубежными университетами, участвовать в международных проектах и программах. Огромное желание ускорить интеграцию всей отечественной образовательной системы в мировую систему обучения привело к запуску пилотных проектов, финансируемых Евросоюзом (1995-97 гг.), несколько вузов Казахстана выиграли проекты Темпус - ТАСИС.

Это подталкивало коллективы учебных заведений к активизации работы по разработке и внедрению гибкой, адекватной времени системы организации образовательного процесса - трехступенчатой подготовки специалистов (бакалавр-магистр-доктор) с учетом правил кредитной системы обучения.

Научно-педагогический эксперимент предусматривал подготовку соответствующей учебно-методической документации, введении двух уровней высшего и послевузовского профессионального образования, разработку государственных общеобязательных стандартов образования, новых учебных планов, введение новых академических служб (наставников студенческих групп и др.), разделение обучения и оценки знаний и т.д.

При переходе к кредитной системе обучения максимально используются сложившиеся предпосылки, которые являются результатом международного сотрудничества вузов. Признавая особую ценность международного опыта для преобразования системы высшего образования, в вузах был реализован ряд проектов и программ.

Коллективами ряда вузов Казахстана за последние два года проделан большой объем методической работы: разработаны новые стандарты образования и типовые программы. В соответствии с потребностями рынка труда пересмотрено содержание учебных планов и учебных программ, введены образовательные программы интегрированных учебных курсов, скорректированы названия дисциплин в соответствии с образовательными системами зарубежных стран. В результате этого при переходе на 50 минут при 15-недельном семестре общая аудиторная нагрузка снизилась на 24% по сравнению с тем, когда студенты обучались 16-18 недель в семестре при продолжительности академического часа в 40 минут.

Первый опыт внедрения кредитной системы обучения в Казахстане показал, что одной из главных задач организации учебного процесса с использованием кредитной системы является усиление роли самостоятельной работы обучающегося (СРО), важность которой не вызывает сомнений, поскольку рациональное сокращение объема аудиторных занятий и перенос акцента на самостоятельную работу способствует выработке у обучающихся способностей к самообразованию и саморазвитию, навыкам свободного критического мышления. Для обеспечения высокой эффективности СРС в вузах республики было принято на каждые 2 часа аудиторной работы отводить 12 часов самостоятельной работы студента под руководством преподавателя (СРСП), указываемой в расписании занятий и регистрируемой в журнале преподавателя.

Вузы республики, где была внедрена кредитная система обучения, пришли к выводу, что академическая свобода выбора является одним из основных преимуществ кредитной системы обучения: обучающиеся имеют возможность, как выбирать преподавателей, так и формировать свою образовательную траекторию. В этой связи, наряду с типовыми и рабочими учебными планами, внедряются индивидуальные учебные планы обучающихся (ИУП - Curriculum), определяющие содержание образования и организацию их обучения.

В рамках эксперимента-внедрения кредитной системы обучения - оценка знаний выполняет две важнейшие функции: ранжирование по успешности и мотивации обучения. От того, как осуществляются проверка, и оценка знаний студентов во многом зависит как успеваемость студента, так и результативность деятельности педагога. В рабочую программу дисциплины (Syllabus) также входит система контроля и оценки академической успеваемости студента по данной дисциплине, которая устанавливается преподавателем дисциплины в рамках общеуниверситетских требований. В вузах республики разработана и успешно применена система итоговой оценки освоения дисциплины (в процентах, буквах и цифровом эквиваленте) на этапе промежуточной аттестации. Итоговые оценки по каждой дисциплине выставляются в транскрипт. Транскрипт - это документ, отражающий уровень академических знаний и умений студентов, приобретенных в одном или нескольких вузах. Он разработан на трех языках (казахском, русском и английском) и заполняется по окончании каждого академического периода. Кредитная система создает удобную основу для планирования учебной нагрузки кафедр, преподавателей, определения оплаты труда ППС.

В ходе экспериментальной апробации кредитной системы обучения в вузах республики Казахстан были получены следующие результаты:

1. определены методические основы организации образовательного процесса на основе кредитной системы обучения;

2.      изучены основные критерии и разработаны формы учета, контроля и оценки знаний обучающихся;

.        сформулированы научно-методические требования, предъявляемые к учебно-методическому комплексу, разработаны содержание и структура УМК специальности и дисциплины, также УМК студента;

.        переосмыслены основные формы проведения промежуточной в итоговой государственной аттестации;

.        разработаны принципы и осуществляется подготовка государственных стандартов, каталогов элективных дисциплин высшего образования, УМК по дисциплине;

.        обоснованы методики расчета объема учебно-методической, научно - исследовательской и воспитательной работы профессорско-преподавательского состава в соответствии с кредитной системой обучения. [22]

2. Научно-методический анализ понятия электричества «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление» у студентов вузов педагогических специальностей

2.1 Понятие как важный элемент вооружения студентов системой научных знаний

Формирование у студентов научных понятий в процессе обучения является важным моментом вооружения их системой научных знаний. Без усвоения понятий не может быть сознательного усвоения законов и теорий, поскольку они выражают связь между понятиями. Что такое понятие?

В толковом словаре Владимира Даля понятие- мысль, представление, идея, что сложилось в уме и осталось в памяти, по уразумению, постижению чего-либо.

В словаре русского языка С.И. Ожегова понятие - логически формленная общая мысль о классе предметов, явлений; идея чего- нибудь.

В философии понятие - есть узловая форма движения мышления, отражающая конкретно- всеобщую природу или «общий тип» определенного круга (рода) явлений. Синоним «понимание сути дела», - т.е. имманентного данному типу явлений закона их существования, их конкретного единства в составе некоторого объективно выделенного целого. Понятие обретает свою полную и законченную форму лишь в процессе развития определений, лишь в составе развернутого теоретического изображения известного комплекса явлений. Отдельные абстрактные определения составляют лишь моменты понятия, и понятие выражается только через их единство. «Определением понятия» выступает, поэтому не фиксированное в других знаках определение «смысла» или «значения» знака, термина, слова, а только выраженное через совокупность знаков, терминов, слов объективное единство различных моментов той особенной сферы явлений, которое составляет объект (предмет) данного понятия.

Термин «понятие» введен стоиками. Основоположенник стоической школы Зенон из Китиона на Кипре разумел под понятием постигнутое представление, т.е. представление, в котором сознается его согласование с объектом.

В подходе к понятию в истории философии обнаруживаются 2 линии - линия Демокрита и Локка (большее или меньшее сращение номинализма, эмпиризма и психологизма, сведение понятия как всеобщего к индивидуальному).

Линия Платона, Спинозы и Гегеля (реализм в тех или иных модификациях, априоризм, спекулятивность, выведение особенного из всеобщего, понимание особенного как модификации всеобщего понятия, понимание понятия как синтеза, как продукта духовного созидания, конструирования). Временное примирение этих двух направлений приводило впоследствии к еще большей их поляризации. [23]

Способы понимания понятия в истории философии.

Теорию понятия можно рассматривать в двух аспектах:

) как учение о постижении в понятии явлений, сторон объективной действительности.

2) как учение о постижении самого понятия в понятии, или как проблему понятия о понятии.

Первое получило широкую разработку во всей истории философии (равно как и формальнологических учениях), второе - лишь в немецкой классической философии. Первоначально к понятию подходят как к уже готовому, зафиксированному в слове сгустку знания. Мысль, проникающая за пределы эмпирически данного, остается по форме чувственно - образной, и на этой образно представляемой основе покоится определенность всеобщих абстракций, определенность внелогическая не адекватная форме мысли и форме понятия, ибо понятию присуща логическая определенность.

Сократ принял в качестве объективного начала, открывающегося в человеке, такое понятие, или определение, через которое познается сущность вещей. Следуя Сократу, Платон признал, что определения имеют своим предметом не чувственные вещи, а нечто иное. В его философии предметом анализа сделалась уже не чувственно воспринимаемая действительность как таковая, а исходные принципы, «начала». Процесс конструирования понятия (идеи) предстает у него как диалог мышления с самим собой. Всеобщие понятия, реализуемые в речи, для Платона уже не просто слова, обозначающие чувственную достоверность, но по сути дела выражение тех общественно признанных норм, определяют место отдельных людей и вещей. В отличие от мира чувственных (идей) вещей, мир «идеи» можно воспринимать только в понятиях.

По Аристотелю, понятие может быть лишь понятием об общем, а не о единичном. Оно есть «вторая сущность»- род или вид, в отличие от первых сущностей - единичных вещей. То, что у Гегеля называются понятия, у Аристотеля выступает как сущность, субстанция. Слова, наименования, названия у Аристотеля являются терминами, непосредственно обозначающими и выражающими общие формы вещей, а не понятие.

«Значения» термина понятие, которое оно выражает, непосредственно сливаются, совпадают с предметом «высказывания». О первых сущностях мы знаем по чувственному восприятию, о вторых же - по их понятию. Понятие о вторых сущностях есть, прежде всего, понятие о виде, которое создается из ближайшего рода и видообразующего различия. Полагая, что «… все противоположные определения всегда восходят к некоторому субстракту, и ни одно из них не может существовать отдельно». Аристотель не только указывал на онтологическую сторону единства противоположностей, но и умел удерживать это единство в мысли в положительной форме (в отличие от скептиков). Противоположности принадлежат одному и тому же роду и входят в определение сущности. Тем самым Аристотель разрешает проблему, которой становилась греческой философией как до, так и после него: переход от абстрактного общего представления к понятию, то есть механизм скачка к познанию.

По Аристотелю, и определенность различия двух абстрактных представлений, и определения этих представлений возникают вместе, одновременно, таким образом, появляется не одно, а сразу несколько взаимосвязанных понятия, и они, следовательно, с самого начала представляют собой систему понятий.

Двойственность, существовавшая у Аристотеля в определении категорий (с одной стороны - это высшие роды « высказывания», а с другой - реальные роды бытия), уже заключала в себе противоположность номинализма и реализма.

У истоков опосредствующим звеном между словесным знаком и вещью стало субъективное состояние души. Слово у них обозначает уже не вещь, а только способ переживания вещи индивидом, то изменение, которое происходит во внутреннем состоянии души индивида при воздействии вещи. Для них важна не предметная отнесенность слова, а тот смысл его, который с этим словом связывается в душе. Открытие «смысла слова» - того промежуточного звена между словесным обозначением и вещью, которое не было известно Аристотелю, - переводит проблему понятия из всеобщегологического плана рассмотрения в психологический и семантический план.

Скептицизм, в отличие от Аристотеля, субъективирует понятие, т.е. делает предметом рассмотрения сами мысли в их языковом выражении, и владеет понятие противоречивым образом: во-первых, он требует единства различных моментов, тождества их, во - вторых, он находит между ними противоречие и оставляет это единство в обостренной разрозненности. Стремясь обнаружить антиномичность абстрактных представлений, антический скептицизм нашел в них противоречивые моменты, но не дошел до единства этих моментов, - до их опосредствования «третьим», - т.е. до понятия, и остановился на отрицательной диалектике, имеющей своим результатом «ничто». Это был шаг назад по сравнению с Аристотелем.

Согласно Лейбницу, уже в смутных бессознательных представлениях в человеке «дремлют» понятия. Хотя Лейбниц и признает существование простых идей, определения которых дать невозможно, однако он намечает выход за пределы атомизма, указывая, что даже в простой субстанции (монаде) «…должна существовать множественность состояний и отношений, хотя частей она не имеет». Т.о., намечается переход от понимания простого как вещи (материальной или духовной) и пониманию его как отношения.

По сравнению с созерцанием и представлением понятие удалено от непосредственной реальности, но оно ближе к ней в том смысле, что оно схватывает сущность явления и в своем развитии приближается к явлению. Когда вещи и их взаимные отношения рассматриваются как находящиеся в процессе изменений, «…то и их мысленные отражения, понятия, тоже подвержены изменению и преобразованию; их не втискивают в окостенелые определения, а рассматривают в их историческом, соответственно логическом, процессе образования». С этой точки зрения дефиниции уже не имеют самодовлеющего значения в науке, ибо реальным единственным определением является изложение развития самой сущности исследуемого процесса. Таким образом, определения и понятия возводятся в новую, более высокую ступень. Понять явление - значит не просто дать определение, а «…выразить в логике понятий». Понятие рассматривается не как мертвое, окостенелое, а как переход, момент связи, каковым оно и является по своей природе. К понятию представляется требование пластичности, они должны быть «…обтесаны, обломаны, гибки, подвижны, релятивны, взаимосвязаны, едины в противоположностях, дабы обнять мир».

Всем понятиям присущ момент всеобщности. Если принять всеобщность за то, что обще многим, то пришлось бы сказать, что не все понятия всеобщи, иначе из области постижения в понятиях выпали бы неповторимые личности, самобытные произведения искусства, уникальные исторические факты. Но всеобщность в понятиях относится не к числу экземпляров, не к множеству однородных предметов, а к самой природе понятия. Всеобщность в понятии есть не только и не столько частичка понятия наряду с другими, она есть организующий принцип, узловой пункт связи моментов понятий.

По своему формальному содержанию понятия является единством единичности, особенности и всеобщности, т.е. конкретно - всеобщим; это и позволяет понятию развиться в другие формы мышления - суждения, умозаключения; развертывание понятийной формы приводит к теории, содержание которой является более конкретным по сравнению с понятием.

Понятия не только добываются в процессе практически преобразующей деятельности человека, но и направлены на преобразование человеческого мира. Понятия опредмечиваются не в одной языковой форме, но и в творениях человека, в действии, в которых они объективируются. Процесс «…познания и действия превращает абстрактные понятия в закономерную объективность».

В логике понятие - это форма мышления, отражающая предметы в их существенных признаках.

Признаком предмета называют то, в чем предметы сходны друг с другом или чем они друг от друга отличаются.

Любые свойства, черты, состояния предмета, которые, так или иначе, характеризуют предмет, выделяют его, помогают распознать среди других предметов, составляют его признаки. Признаками могут быть не только свойства, принадлежащие предмету; отсутствующее свойство (черта, состояние) также рассматривается как его признак. Признаком бесхозного имущества является то, что оно не имеет собственника или его собственник не известен.

Любой предмет имеет множество разнообразных признаков. Один из них характеризуют отдельный предмет и являются единичными, другие принадлежат определенной группе предметов и являются общими. Так, каждый человек имеет признаки, одни из которых (например, черты лица, телосложение, походка, мимика, так называемые особые приметы, броские признаки) принадлежат только данному человеку и отличают его от других людей; другие (профессия, национальность, социальная принадлежность и т.д.) являются общими для определенной группы людей. Наконец, есть признаки, общие для всех людей. Они присущи каждому человеку и вместе с тем отличают его от других живых существ. К ним относятся способность создавать орудия труда, способность к абстрактному мышлению и членораздельной речи.

Кроме единичных (индивидуальных) и общих признаков логика выделяет признаки существенные и несущественные.

Признаки, необходимо принадлежащие предмету, выражающие его сущность, называются существенными.

Признаки, которые могут принадлежать, но могут и не принадлежать предмету и которые не выражают его сущности, называются несущественными.

Существенные признаки могут быть общими и единичными. Понятия, отражающие множество предметов, включают общие существенные признаки. Например, общие признаки человека (способность создавать орудия труда и т.д.) являются существенными.

Понятие, отражающее один предмет (например, «Аристотель»), наряду с общими существенными признаками (человек, древнегреческий философ) включает единичные признаки (основатель логики, автор «Аналитики»), без которых отличить Аристотеля от других людей и философов Древней Греции невозможно.

Понятие качественно отличается от форм чувственного познания: ощущений, восприятий и представлений, существующих в сознании человека в виде наглядных образов отдельных предметов или их свойств. Мы не можем, например, представить, а тем более воспринять здание вообще. Восприятие или представление - это чувственно - наглядный образ, какого - либо конкретного здания, например, главного корпуса КСТУ. Понятие лишено наглядности. Понятие «здание» характеризуется отсутствием единичных признаков отдельных зданий, в нем отражаются признаки, необходимо принадлежащие любому из них и являющиеся общими для всех строений, предназначенных для учебы, работы или жилья.

Понятие как форма мышления отражает предметы и их совокупности в абстрактной, обобщенной форме на основании их существенных признаков.

Понятие - одна из основных форм научного познания. Формируя понятия, наука отражает в них изучаемые его предметы, явления, процессы. Например, экономическая теория сформировала такие понятия, как «товар», «капитал», «стоимость»; правовые науки - понятия «преступление», «наказание», «вина», «умысел», «правоспособность» и др.

Отражая существенное, понятия не содержат всего богатства индивидуальных признаков предметов и в этом смысле они беднее форм чувственного познания - восприятий и представлений. Вместе с тем, отвлекаясь от несущественного, случайного, они позволяют глубже проникнуть в действительность, отобразить ее с большей полнотой, на что не способно чувственное познание. [24]

2.2 Предмет, основные понятия и идеи курса электричество

Большое количество явлений в природе связано с проявлением особого свойства элементарных частиц вещества, а, следовательно, в ряде случаев и составленных из них макроскопических тел - наличия у них электрического заряда. Эти явления были названы электрическими и магнитными.

Слово «электричество» - [от греч. - - электрон «янтарь»]. Способность натертого янтаря приобретать заряд и притягивать легкие предметы была отмечена ещё в древней Греции.

Слово «магнетизм» происходит от названия города Магнезия в Малой Азии, вблизи которого были открыты свойства железной руды (магнитного железняка FeO, Fe₂O₃) притягивать железные предметы и сообщать им магнитные свойства.

Учение об электричестве и магнетизме распадается на разделы:

-   учение о неподвижных зарядах и связанных с ними неизменных электрических полях - электростатика;

-        учение о равномерно движущихся зарядах - постоянный ток и магнетизм;

         учение о не равномерно движущихся зарядах и создаваемых при этом переменных полях - переменный ток и электродинамика. Или теория электромагнитного поля. [Карякин Н.И.]

Ещё в древности было замечено, что два потертых тряпочкой кусочка янтаря начинают отталкиваться друг от друга. Такое взаимодействие в отличие от механического назвали электрическим.

Ознакомимся с этим явлением на примере следующего эксперимента. Пусть два стержня из пластмассы установлены на иглах, на иглах на которых они могут свободно поворачиваться.

На одном стержне укреплена хорошо отшлифованная металлическая пластинка, на другом - пластинка из плексигласа, так же хорошо отшлифованная. Снимем стержни с игл и приведем пластинки в соприкосновение. Если вновь поставить стержни на иглы и отпустить, то пластинки притянуться друг к другу. Эта сила не является гравитационной, ибо масса тел до и после контакта остается не измененной, а гравитационные силы зависят только от масс тел и расстояния между ними. Следовательно, в данном эксперименте мы встречаемся с другим классом сил, которые называются электрическими.

Если между телами действует электрическая сила, то говорят, что тела имеют электрический заряд. Явление перераспределения зарядов на телах называют электризацией. Примерами электризации служат описанные выше опыты с янтарем, а так же с плексигласовой и металлической пластинами.

Если проделать опыты с двумя металлическими и двумя плексигласовыми пластинами, окажется, что при контакте электризуются пластины толь из разных веществ, причем разнородные пластины только из разных веществ, причем разнородные пластины притягиваются, а из одинаковых веществ - отталкиваются. Это свидетельствует о том, что во-первых, при контакте электризуются оба тела и, во-вторых, что существуют электрические заряды двух видов. Далее, опыт показывает, что если две наэлектризованные пластины из разных веществ вновь соединить вместе, то их электризация исчезнет. [35]

Известно, что две величины в сумме дают нуль, если они имеют одинаковые модули и противоположные знаки. На основании этого алгебраического правила условились электрическим зарядам с противоположными свойствами приписывать разные знаки: плюс и минус. Тела и частицы с электрическими зарядами одинакового знака отталкиваются друг от друга, а с зарядами противоположного знака притягиваются.

Условились в том случае, когда стеклянная палочка контактирует с шелком, заряд палочки считать положительным, а заряд шелка - отрицательным. Таким образом, если наэлектризованные тела или частицы притягиваются к стеклянной палочке, потертой о шелк, то они заряжены отрицательно, а если отталкиваются - положительно.

Обычно при контакте металлов с неметаллами первые заряжаются положительно, а вторые отрицательно.

Наэлектризовывать можно все тела: не только твердые, но и жидкие и газы. Так, если подвешенный к динамометру твердый металлический шарик опустить в керосин, а затем вынуть и удерживать над поверхностью жидкости, то показание динамометра будет несколько большим, чем до контакта шарика с жидкостью. При контакте шарика с жидкостью происходит их электризация, вследствие чего возникает дополнительная к силе тяжести электрическая сила.

Современная теория строения вещества дает возможность объяснить целый ряд наблюдаемых на опыте явлений. Так, электризация контактирующих тел различной природы объясняется на основе электронных представлений. Как известно, атом состоит из положительно заряженного ядра и обращающихся вокруг него электронов. Оказывается, что атомы некоторых веществ (водорода и металлов) легко отдают электрон другим атомам, а атомы таких веществ, как фтор, хлор и другие неметаллы, легко присоединяют к себе лишний электрон. Поэтому при контакте двух тел обычно одно из них теряет электроны и тем самым заряжается положительно; второе тело присоединяет к себе лишние электроны и заряжается отрицательно. Чем больше площадь контакта между этими телами, тем больше электронов сможет перейти от одного тела к другому, и тем больший электрический заряд мы обнаружим на них.

По электрическим свойствам все тела можно разбить на три обширные группы

проводники, к которым относят металлы, расплавы и растворы электролитов, графит; все эти вещества содержат много свободных электронов или ионов и потому хорошо проводят электрический ток;

полупроводники, к которым относят германий, кремний, солен и ряд других веществ;

диэлектрики или изоляторы например: стекло, фарфор, кварц, плексиглас, резина, дистиллированная вода, керосин, масло растительное, а так же все газы.

Указанное разделение веществ весьма условно, ибо в зависимости от внешних условий свойства вещества могут существенно изменяться. Например, если разогреть такой хороший диэлектрик, как стекло, то он превращается в проводник. При очень высоких температурах или при радиоактивном обучении газы также становятся хорошими проводниками. [36]

Основные понятия и методы электричества

Основными электродинамическими мерами электричества являются электрический заряд, электрический ток и электрическое напряжение.

Электрический заряд - это одно из основных понятий в учении об электричестве. Вся совокупность электрических явлений понимается как появление, существование, движение и взаимодействие зарядов.

Электрический заряд - величина релятивистки инвариантная, т. е. не зависит от системы отсчета, а значит, не зависит от того, движется этот заряд или покоится.

Электрический заряд - величина дискретная. Когда мы говорим о дискретности заряда, то это означает, что он может принимать только определенные значения, например, 0, ±е, ±2е, ±3е и т. д., кратные целому значению величины некоторого минимального заряда е. Поэтому величина Q любого заряда: q = ke, здесь k - целое число.

Единицей измерения электрического заряда (количества электричества) в СИ является кулон (Кл). Это производная единица, которая определяется через единицу силы тока: один кулон (Кл) численно равен электрическому заряду, проходящему за одну секунду через поперечное сечение проводника при силе тока в нем равной одному амперу.

Зарядом е=1,6´10^-19 Кл обладает отрицательно заряженный электрон. Это наименьший заряд, который может нести на себе какая либо частица.

Электрическим током называют упорядоченное движение электрических зарядов. Электрический ток, характеристики которого не изменяются со временем, называют постоянным током. Направлением электрического тока условились считать направление движения положительных зарядов.

Можно указать на ряд фактов, способных вызывать упорядоченное движение заряженных частиц. Так, под действием электрических (кулоновских) сил положительно заряженные частицы движутся в направлении силовых линий электрического поля, отрицательно заряженные - в противоположном направлении. Движение зарядов может происходить и под действием неэлектрических сил (например, магнитных), а так же при диффузии или в химических реакциях.

Следует отметить, что если в электростатическом поле упорядоченное движение зарядов происходит под действием кулоновских сил, то во всех остальных случаях причиной их движения является некое другое силовое поле. Такое поле получило название стороннего, а все факторы неэлектрической природы, вызывающие упорядоченное движение электрических зарядов. По аналогии назвали сторонними силами.

Участок электрической цепи, в котором на движущиеся электрические заряды кроме кулоновских действуют ещё и сторонние силы, называют неоднородным, а участок, на котором действуют только кулоновские силы, - однородным.

Проводниками являются вещества, в которых существуют свободные электрически заряженные частицы - электроны или ионы, т.е. атомы или молекулы, потерявшие или присоединившие к себе один или несколько электронов. Наличие свободных электронов характерно для металлов и полупроводников, а положительных и отрицательных ионов - для водных растворов солей, кислот и щелочей (электролитов).

Поддерживать постоянно в проводниках электрический ток можно лишь в том случае, если создана замкнутая цепь из проводников и в этой цепи есть источник тока, характеризующийся напряжением. [36]

Исторический очерк

Научное исследование электрических и магнитных сил началось с книги Гильберта, которому принадлежит и термин «электричество», произведенный от греческого названия янтаря. Гильберт кропотливо исследовал множество самых различных тел и построил для этой цели специальный электрический указатель. С помощью этого указателя, прототипа современных электроскопов, Гильберт установил, что способностью притягивать обладают многие тела, «не только созданные природой, но и искусственно приготовленные». Однако он нашел также, что многие тела «не притягивают и не возбуждаются никакими натираниями». Тела, обнаруживающие способность притяжения, Гильберт назвал электрическими, тела, не обладающие такой способностью,- неэлектрическими.

Гильберт указывает, как производится электризация тел трением: «Их натирают телами, которые не портят их поверхности и наводят блеск, например жестким шелком, грубым немарким сукном и сухой ладонью. Трут также янтарь о янтарь, об алмаз, о стекло и многое другое. Так обрабатываются электрические тела».

Электрическими опытами занимался и Ньютон, который наблюдал электрическую пляску кусочков бумаги, помещенных под стеклом, положенным на металлическое кольцо. При натирании стекла бумажки притягивались к нему, затем отскакивали, вновь притягивались и т.д. Эти опыты Ньютон производил еще в 1675 г.

Эксперименты по электричеству проводили и другие члены Лондонского Королевского общества. Бойль, повторив опыты Герике с шаром, установил, что наэлектризованное тело не только притягивает ненаэлектризованное, но и, в свою очередь, притягивается последним. Он показал, что электрические взаимодействия наблюдаются и в вакууме.

В 1700 г. доктор Уолл извлек из натертого куска янтаря электрическую искру, проскочившую с треском в палец руки экспериментатора. Электрическую искру получил в 1705 г. Хауксби, заменивший серный шар Герике стеклянным. Ньютон в 1716 г. наблюдал искровой заряд между острием иголки и наэлектризованным телом. Наконец, Стефан Грей, также член Лондонского Королевского общества, в 1729 г. открыл электропроводность тел и показал, что для сохранения электричества тело должно быть изолировано. Он наэлектризовал ребенка, сначала подвесив его на шнурах, сплетенных из волос, а затем поставив его на смоляной диск.

Французский естествоиспытатель Шарль Дюфэ создал первую теорию электрических явлений. Он установил два рода электрических взаимодействий: притяжение и отталкивание. Дюфэ выдвинул свой принцип: «Этот принцип таков, что имеется два существенно различных вида электричества; одно из них я назову стеклянным, а другое - смоляным. Первое проявляется на потертых стекле, кварце, драгоценных камнях, волосах животных, шерсти и многих других телах. Второе - на потертых янтаре, копале, гуммилаке, шелке, пряже, бумаге и многих других веществах. Отличительным признаком обоих электричеств служит то, что тело, содержащее, скажем, стеклянное электричество, отталкивает все тела с таким же электричеством и, наоборот, притягивает тела, содержащие смоляное электричество».

Новые открытия в области электричества и усовершенствование электрических машин, получивших кондуктор, подушки для натирания и сенсационное изобретение лейденской банки в 1745-1746 гг., возбудили в обществе большой интерес к электричеству. Электрические опыты проводились в светских салонах и королевских дворцах, на заседаниях ученых обществ и в частных домах. За Европой последовали Америка и Россия. Франклин, Рихман, Ломоносов, Эпинус внесли существенный вклад в науку об электричестве.

В январе 1745 г. Рихман начал собственные опыты по электричеству. В процессе этой работы, как пишет он сам, я «встретился со многими новыми явлениями, далее открыл новый удобный способ исследовать тела, обладающие первичным, и тела, обладающие производным электричеством». Здесь под первичным электричеством Рихман понимает электричество, возбуждаемое в изоляторах трением, под производным - электричество в проводниках, получаемое от контакта с заряженными телами.

Существенно новым моментом в исследованиях Рихмана было то, что он «пытался подвергнуть измерению порождаемое электричество». Это была правильная идея, которая в своем развитии привела к изобретению абсолютного электрометра.

Даниил Бернулли в 1760 г., Джозеф Пристли и Генри Кавендиш проводили опыты по определению зависимости величины электрической силы от расстояния между двумя зарядами. Однако решающее исследование, в котором было установлено, что электрическая сила, действующая между двумя неподвижными зарядами, спадает пропорционально квадрату расстояния, принадлежало Шарлю Огюстену Кулону, имя которого присвоено закону притяжения или отталкивания электрических зарядов. Кулон создал чувствительные крутильные весы, с помощью которых ему удалось точно измерить изменение силы, действующей между двумя зарядами, при изменении расстояния между ними. [37]

.3 Общий методологический подход к формированию у студентов вузов понятия «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление»

Общие замечания

Понятия ток, заряд, напряжение, сопротивление относятся к числу основных понятий в электричестве. Эти понятия тесно связаны между собой. В методике преподавания физики изучение начинается с понятия электрического заряда. Так как изначальное изучение электричества как науки начинается с понятия электрического заряда. В этом убеждаемся при изучении исторических фактов об электризации тел.

Электрический ток принадлежит к числу тех физических явлений, которые нельзя наблюдать непосредственно: можно видеть только его проявления (действия). Поэтому приходится на основе аналогий (движение воды, нефти, газа по трубам и пр.) и модельных демонстраций (движение заряженного шарика в электрическом поле конденсатора, киномультипликаций и др.) формировать представление об электрическом токе как направленном (упорядоченном) движении заряженных частиц. Опираясь на введенное раньше понятие электрического поля, учитель показывает, что для получения тока в проводнике необходимо создать в нем электрическое поле.

Поскольку возрастные возможности студентов позволяют ввести понятия, характеризующие ток и поле (разность потенциалов, плотность электрического газа и т.д. при изучении электродинамики), переходят к выяснению роли источника тока. Здесь надо показать, что источники тока могут быть различные, однако в каждом из них выполняется работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц, вследствие чего между полюсами возникает электрическое поле. При этом должны быть заложены основы для формирования понятия о сторонних силах (сторонних относительно кулоновских, которые только и могут обеспечить работу источника тока по разделению заряженных частиц).

Свой рассказ о том, что в источнике тока в процессе разделения заряженных частиц происходит превращение механической, химической, внутренней или какой-либо другой энергии в электрической, внутренней или какой-либо другой энергии в электрическую, учитель иллюстирует специально подобранными опытами. Такими опытами могут быть разряд между кондукторами электрофорной машины, отклонение стрелки гальванометра при нагреваний с помощью спиртовки одного из спаев простейшего термоэлемента, действие фотоэлектрического генератора (фотоэлемент, освещаемый лампой, замкнут на гальванометр).

После этого учитель снова проводит с учащимися качественный анализ явления электрического тока и выясняет каковы, его внешние проявления - тепловое, химическое и механическое действия, при этом знакомит учеников с принципом действия гальванометра и направлением тока.

Только после такой предварительной работы учитель возвращается к количественной характеристике электрического тока (), единицам силы тока и количества электричества. Естественно было бы сначала определить единицу количества электричества (например, по химическому действию), а затем единицу силы тока; такой путь логически строен и был традиционным (в системе СИ: 1Кл=1А*1с).

Далее учитель углубляется понимание учащимися количественной характеристики электрического тока, вырабатывает у них умения и навыки вычислять и измерять силу тока. Для этого решают задачи, рассматривают устройство (в общих чертах) амперметра и правила измерения им силы тока, после чего учащиеся выполняют фронтальную работу «сборка электрической цепи и измерение силы тока на её различных участках».

На изучение всего этого материала отводится 4-5 уроков. Процесс формирования понятия о токе (так же, как и других) включает различные самостоятельные действия учащихся: работу с книгой, приборами, решение задач, комментирование упражнений и др. [43, стр. 203]

Введение понятия «электрический ток»

Давая краткий научно-методический анализ понятий заряд, ток и напряжение, мы указывали, что к понятию ток и напряжение надо подвести студентов, через понятие электрический заряд, с которыми они к этому времени уже достаточно хорошо ознакомились.

Урок надо начать с краткого повторения пройденного материала о электрическом заряде, предложив ответить на вопросы: Почему атом, состоящий из электронов и протонов, электронейтрален? Сформулируйте закон сохранения электрического заряда. Сформулируйте закон Кулона. Назовите единицу электрического заряда. Назовите отличие понятий единичного заряда и элементарного заряда, а так же удельного заряда и точечного заряда.

После этого перейти к введению понятия электрический ток, напряжение. Начинать формировать это понятие лучше с экспериментов.

Эксперимент 1

Заряженный электрометр соединим с таким же, но незаряженным.

Что происходит? Второй электроскоп показывает наличие заряда? Заряд перенесен свободными зарядами - электронами, движущимися по проводнику.

Направленное движение заряженных частиц называется электрическим током. В металлах свободными являются электроны, в растворах солей, электролитов - положительные и отрицательные ионы и электроны.

Чтобы существовал электрический ток необходимо:

1. Наличие свободных заряженных частиц

2.      Наличие электрического поля (поле создают источники тока).

Увидеть электроны (ионы) в проводнике не возможно. Как же можно обнаружить электрический ток? Ток обнаруживается по действию, которое он производит.

Тепловое действие тока

Эксперимент 2

Присоединим к полюсам источника тока железную или никелиновую проволоку. Проволока нагреется и удлинится, слегка провиснет. Ее можно раскалить до красна.

Химическое действие тока

Эксперимент 3

В сосуд с электролитом, в качестве которого используем СuSO₄, опустили два угольных электрода и подключили их к источнику тока. При этом обнаружили, что катод постепенно покрывается красным слоем меди, а на аноде выделяется пузырьки газа.

Магнитное действие тока

Эксперимент 4

На железный гвоздь наматываем медный провод, покрытый изоляционным материалом, а концы провода соединяем с источником тока.

Гвоздь становится магнитом и притягивает небольшие железные предметы: булавки, железные опилки.

Механическое действие тока

Эксперимент 5

На рамку навьем несколько витков медного провода. Концы обмотки присоединим к полюсам источника тока. Помещаем рамку между полюсами магнита, она начинает поворачиваться.

Физиологическое действие тока

При прохождении через живой организм ток вызывает сокращение мышц.

Сделать выводы: Если в цепи устанавливается электрический ток, это означает, что через поперечное сечение проводника все время переносится электрический заряд. Заряд, перенесенный в единицу времени, служит основной количественной характеристикой тока, называется силой тока:

I = ∆q/∆t.

Сила тока - это количественная характеристика электрического тока.

Сила тока - величина скалярная. Она может быть как I, если направление тока совпадает с условно выбранным направлением вдоль проводника, в противном случае I.

Для создания и поддержки упорядоченного движения частиц необходима сила, действующая на них в определенном направлении. Если сила перестанет действовать, то упорядоченное движение заряженных частиц прекратится из-за сопротивления:

F = qE.

Ток, заряд, напряжение, сопротивление

Электрический ток в курсе физики необходимо определять как упорядоченное движение электрических зарядов. Однако все основные понятия при изучении постоянного тока следует вводить на примере тока в металлах. В этом случае электрический ток определяют как упорядоченное движение свободных электронов под действием электрического поля.

Формируют это понятие на основе ряда опытов и аналогий.

Для этого в первую очередь ставят опыт, показанный на рисунке 1, с перетеканием по проводнику электрических зарядов с заряженного на незаряженный электроскоп.

Программа школы рекомендует после рассмотрения электрической цепи изучать величины, ее характеризующие, в таком порядке: сила электрического тока, электрическое напряжение и электрическое сопротивление.

Рисунок 1. Перетекание электрических зарядов по проводнику

Сначала рассмотрим обоснование такого порядка введения перечисленных выше понятий.

До последнего времени их изучали в следующем порядке: сила тока I, сопротивление проводника R и напряжение на участке цепи U.

В настоящее время предлагают и другие последовательности введения понятий: сила тока I, напряжение U и сопротивление R, а также напряжение U, сила тока I и сопротивление R.

Изменение порядка изучения данных понятий в первом варианте (I, U, R) объясняется тем, что с научной точки зрения правильнее понятие сопротивления вводить после напряжения. Действительно сопротивление - это свойство проводника, которое может быть строго введено только исходя из сравнения силы тока в различных проводниках при одном том же напряжении на них. По определению, тот проводник из двух сравниваемых имеет большее сопротивление, в котором сила тока при одном и том же напряжении меньше. Поэтому до введения понятия сопротивления должны быть введены понятия о силе тока и напряжении. Сопротивление проводника R может быть ведено как постоянная величина, характеризующая свойства проводника и равная отношению напряжения к силе тока (R=).

Другой вариант изложения (U, I, R) обосновывают обычно следующим образом. Причиной движения зарядов в цепи, т.е. тока, является действие на заряды электрического поля. Поэтому есть основания начинать изложение с рассмотрения электрического поля и его энергетической характеристики, т.е. вначале ввести понятие о напряжении, затем и силе тока и сопротивлении. Но понятие напряжения всегда вызывало серьезные затруднения в школе на 1 ступени обучения, поэтому предпочтительнее вначале ввести понятие силы тока в цепи и лишь потом изучить напряжение. Такой порядок (I, U, R) и рекомендуется, как говорилось выше, программой школы.

При введении понятия о силе тока полезна аналогия с течением воды в трубе. Действительно и силе тока воды можно судить по массе воды, которая протекает в единицу времени через поперечное сечение трубы (или проще, вытекает из трубы в единицу времени).

Сила же электрического тока определяется электрическим зарядом, прошедшим через поперечное сечение проводника в 1с.

При введения амперметра как основной единицы СИ подчеркивают, что для выбора единицы силы тока можно было бы воспользоваться любым его действием. Важно, вернее необходимо, что бы это действие поддавалось точному количественному выражению.

Как известно, теперь в основу определения единиц силы тока положено явление взаимодействующих двух проводников с током.

Учащимся при этом следует показать взаимодействие токов. Для этой цели располагают параллельно друг другу две легкие станиолевые ленты и пропускают по ним ток. Учащиеся видят притяжение лент в случае, когда в лентах токи одного и того же направления, и отталкивание лент при разных направлениях тока в них.

За единицу силы тока принята сила электрического тока, при котором отрезки параллельных проводников длиной 1 м, расположенные на расстоянии 1 м друг от друга, взаимодействуют силой 2*10^-7 Н. Эта единица, называется ампером (А).

Для создания некоторых представлений о токах, протекающих по различным потребителям, приводят данные о силе тока в различных бытовых электроприборах (сила тока в лампочке карманного фонарика - около 0,25 А, в настольной лампе - 0,5 А, в спирали электроплитки - 3 А).

Через единицу силы тока 1 А определяет единица электрического заряда - кулон (1 Кл).

Кулон равен электрическому заряду, проходящему через поперечное сечение проводника при силе тока 1А за время 1 с.

Вслед за этим переходят к рассмотрению понятия о напряжении. Оно является одним из самых трудных в курсе физики.

В настоящее времени напряжение следует вводить, как величину, которая характеризует электрическое поле, являющееся причиной тока. Объяснение дается на опыте, в котором одинаковые сила тока устанавливают в нитях двух разных электрических ламп. Спрашивают в чем же различие свечении этих ламп. Объясняется это тем, что при одинаковой силе тока работа тока на этих участках цепи при перемещении электрического заряда, равного 1 Кл, различна.

Зная работу тока А на данном участке цепи и весь электрический заряд q, прошедший по этому участку, можно определить напряжение U, т.е. работу тока при перемещении электрического заряда, равного 1 Кл. Следовательно, напряжение равно отношению работы тока на данном участке к электрическому заряду, прошедшему по этому участку.

Формирование понятия напряжения можно разбить на следующие этапы:

1. Дать понятие о напряжении источников тока.

2.      Показать, что напряжение характеризует электрическое поле созданное источником.

.        Ввести понятие напряжении на участке цепи.

Введение понятия напряжения на первом этапе должно быть примерно следующим. Напоминают учащимся, что электрический ток не может существовать без источника, непрерывно пополняющего потери энергии на различные действия тела. Далее говорят о необходимости характеризовать «способность» источника создавать ток в цепи. Лампочка горит тускло. Она будет светиться достаточно ярко, если взять батарею элемента большим напряжением.

На втором этапе следует разъяснить, что источник тока создает электрическое поле. Чем больше напряжение источника тока, тем сильнее созданное поле. Напряжение, таким образом, характеризует электрическое поле, действующее в электрической цепи и обусловливающее в ней электрический ток.

На третьем этапе переходят к точному определению понятия напряжения и единицы напряжения.

После этого вводится формула напряжения

,

где А - работа тока, а q - электрический заряд. Напряжение показывает, какая работа совершается током при перемещении электрического заряда.

Далее дают определение единице напряжения - вольту.

Учащимся сообщают, что напряжение измеряют вольтметром. Говорят, что принцип его действия такой же, как и у амперметра, но включают его параллельно. [41]

педагогический кредитный обучение электричество

2.4  Роль самостоятельной работы в процессе усвоения понятий

Психолого-педагогический анализ процесса усвоения понятий учащимися приводит к выводу о необходимости организации их активной мыслительной деятельности на всех этапах овладевания понятиями. Последнее может быть осуществлено с помощью специально разработанной системы самостоятельных работ:

. Обеспечивать активную мыслительную деятельность учащихся на всех этапах формирования понятий.

. Способствовать решению основных дидактических задач: приобретению учащимися глубоких и прочных знаний основ науки, формированию у них умения самостоятельно приобретать знания и применять их на практике.

. Удовлетворять основным принципам советской дидактики, и прежде всего принципам научности и доступности, сознательности, связи теории с практикой.

. Входящие в систему работы должны быть разнообразны по дидактической цели и содержанию, выполнение их должно обеспечивать формирование у учащихся разнообразных умений и навыков политехнического характера, воспитанию активности и самостоятельности как черт личности.

. Система должна быть единой для классных и домашних самостоятельных работ, обеспечивая преемственность в формировании понятий и в выработке умений оперировать ими в решении познавательных и практических задач.

. Она должна включать задания по сравнению понятий, выявлению их общего и особенного, выявлению и закреплению связей и отношений между ними.

Все самостоятельные работы по их роли в формировании понятий можно разделить на следующие виды:

. Первичное знакомство с классом объектов, понятие о которых формируется с целью выделения общих существенных признаков (наблюдения за опытами, демонстрируемыми учителем, работа с раздаточным материалом, построение и анализ графиков, работа с учебником).

. Дифференцировка (отграничение) понятий (сравнение и сопоставление признаков вновь формируемого понятия с признаками ранее усвоенных понятий).

. Установление связей и отношений данного понятия с другими понятиями (эксперимент, построение и анализ графиков, анализ формул, полученных в результате обработки экспериментальных данных).

. Классификация понятий (составление классификационных схем и таблиц).

. Конкретизация понятий (работа с таблицами, раздаточным материалом, сбор материалов для коллекций, анализ примеров из повседневного опыта и т.д.).

. Выработка умений оперировать понятием, применять его при решении различного рода учебных задач, в том числе задач творческого характера.

Каждый из перечисленного видов самостоятельных работ играет вполне определенную роль в формировании понятий. Исключение из системы хотя бы одного вида самостоятельных работ приводит к определенным дефектам в усвоении понятий.

Пример: Упражнения по применению контробраза играют двоякую роль: предупреждают возникновение путаницы сходных по каким-либо признакам понятий и способствуют уточнению признаков формируемых понятий. Поясним сущность упражнений этого вида на следующем примере. При изучении первоначальных сведений об электричестве ученики не сразу усваивают, что такое электрическая цепь, допускают многочисленные ошибки в вычерчивании схем электрических цепей. Эти ошибки являются следствием непонимания условия существования тока. В целях предупреждения ошибок в усвоении указанных понятий сразу же после их введения учащимся предлагают несколько схем, из которых лишь одна является полной и правильной. Перед учащимися ставят вопросы:

.   По какой из изображенных на рисунке 2 цепей пройдет электрический ток?

а)               б)               в)

Рисунок 2

.   На какой из схем изображены все элементы электрической цепи?

Ученики в начале определяют цепи, по которым пройдет электрический ток. Вычленяя одно условие за другим, приходят к выводу, что ток пройдет по цепям, изображенным на схемах б и в, так как здесь на лицо все условия существования тока: прибор, создающий электрическое поле (источник постоянного тока), проводники со свободными носителями электрических зарядов (электронами), замкнутая цепь.

Затем ставятся такие вопросы: на какой из изображенных схем представлены все элементы электрической цепи, т.е. какая из схем является наиболее полной? Какой из элементов отсутствует в других схемах? Какой из элементов отсутствует в других схемах? В результате сравнительного анализа схем учащиеся приходят к выводу, что наиболее полной является схема б. На ней представлены все элементы электрической цепи: источник тока, потребитель тока (резистор), проводящие проводники, прибор управления (выключатель).

Проведение такого рода упражнение полностью исключает ошибки вычерчивании простейших схем электрических цепей.

Эффективно проходят упражнения с применением контробраза при изучении последовательного и параллельного соединения проводников. В целях предупреждения у учащихся ошибок в усвоении понятий и затруднений применений их на практике необходима организация всех видов самостоятельных работ рассмотренной выше системы.

Проведенные исследования (А.В. Усова, Г.Г. Гранатов) показали, что положительное влияние на качество усвоения понятий учащимися оказывает ознакомление их с критериями усвоения понятий, общими требованиями к усвоению основных видов физических понятий (о явлениях, величинах, законах, приборах и т.д.) выраженного в планах обобщенного характера, с правилами определения понятий через ближайший род и видовое отличие. Это создает необходимые условия для организации целенаправленной работы по усвоению понятий и осуществления самоконтроля за результатами ее. [42]

Самостоятельная работа студента занимает важное место в учебном процессе. Во-первых, СРС содействует усвоению, закреплению основ методологии исследовательской работы, творческого мышления, умению аргументировать, отстаивать свою позицию, излагать свои «мысли, соображения в письменном виде». Во-вторых, СРС не ограничивается расширением и углублением знаний студентов, но и вырабатывает у него умение анализировать теоретический источниковедческий материал [42]. В-третьих, СРС позволяет проследить за процессом роста студента, на сколько он дисциплинированно, инициативно, творчески выполняет программу и требования, предъявляемые студенту [43].

Опираясь на работы ведущих исследователей Разумовского В.Г., Бугаева А.И., Дика Ю.И., Усовой А.В. и др., разделим все самостоятельные работы по их роли в формировании понятий на следующие виды:

. Первичное знакомство с классом объектов, понятие о которых формируется с целью выделения общих существенных признаков.

. Уточнение существенных признаков понятия.

. Дифференцировка понятий

. Установление связей и отношений данного понятия с другими понятиями.

. Классификация понятий.

. Конкретизация понятий.

Выработка умения оперировать понятием, применять его при решении различного рода учебных задач, в том числе задач творческого характера.

Каждый из перечисленных видов самостоятельных работ играет в полнее определенную роль в формировании понятий.

Самостоятельная работа студентов подразумевает организацию самостоятельной познавательной деятельности [43].

В условия кредитной системы обучающийся занимается самообразованием, т.е. учится сам самостоятельно. Таким образом возрастает роль самостоятельной работы обучающегося, важность которой обусловлена переносом акцента на самостоятельную работу, которая формирует у обучающегося способности к самообразованию. И развитию, навыки свободного критического мышления.

При кредитной системе обучения преподаватель:

) планирует и организует домашние задания для студентов;

) объясняет студентам цели каждого домашнего задания, и методику оценки его результатов;

) проводит консультации и осуществляет помощь студентам в выполнении домашних заданий;

) проводит своевременную проверку домашних заданий и осуществляет с обучающимся обратную связь в виде поправок комментариев и оценок;

) ведет точные записи выставленных студентам оценок.

Согласно правилам организации учебного процесса на основе кредитной технологии оценивание учебных достижений студентов проводится с использованием бально-рейтинговой системы.

Самостоятельная работа обучающегося (СРО) - это особый вид учебной деятельности обучающихся, направленный на самостоятельное выполнение дидактической задачи, формирование интереса познавательной деятельности и пополнение знаний в определенной отрасти науки. [258-267].

При кредитной системе обучения самостоятельная работа обучающегося подразделяется на самостоятельную работу, которую он выполняет полностью самостоятельно (время выполнения, форма выполнения, место продолжительности и др.) и на самостоятельную работу обучающегося под руководством преподавателя.

Методы самостоятельной работы и работы под руководством преподавателя выделяются на основе оценки меры самостоятельности студентов в выполнении учебной деятельности, а так же степени управления этой деятельностью со стороны преподавателя.

Самостоятельная работа выполняется:

. По заданию преподавателя при опосредованном управлении им.

.1 Работа по определенному перечню тем, отведенных на самостоятельное изучение, обеспеченных учебно-методической литературой и рекомендациями

.2 Контролируемые задания в виде тестов, контрольных работ, коллоквиумов, рефератов, сочинений и отчетов

. По собственной инициативе студентов без указаний преподавателя

Формы самостоятельной работы: работа с учебной и справочной литературой, выполнение сквозных и индивидуальных заданий по циклам дисциплин; разработка методических материалов по предмету; подготовка к лабораторным работам; самостоятельное изучение дисциплин.

Основные правила: самостоятельная работа нацелена на каждого студента; самостоятельная работа может проводиться в коллективных формах; ступень самостоятельности студентов при выполнении учебных заданий определяется творческим замыслом мыслительных операций, целесообразными методами эффективных решений.

Установление взаимосвязи СРО с различными формами организации учебного процесса предполагает:

) четкое определение места СРО при изучении конкретных тем дисциплины;

) направленность лекционных и семинарских (практических) занятий на СРО

) правильный выбор формы и объема учебного материала;

) наличие методических рекомендации и указаний по выполнению заданий;

) сочетание СРО с различными формами учебных занятий.

Технология организации и проведения СРО включает следующие элементы: планирование СРО; методическое обеспечение; контроль выполнения СРО; оценка выполнения; анализ и совершенствование. [292, 293].

.5 Требования к уровню усвоения понятий «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление» студентами Вузов к моменту окончания курса общей физики

Исходя из анализа содержания понятия «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление» в современной физике и познавательных возможностей студентов, времени, предусмотренного на его усвоение программой, можно сформулировать требования к знаниям студентов об электрическом токе к моменту окончания курса:

1. понимание того, что ток, заряд, напряжение, сопротивление - это величины характеризующие электрическую цепь;

2.      знание основных физических величин связанных с электрическим током;

3.      знание того, что характеризует каждая величина (какое свойство тел или явление);

4.      раскрытие физического смысла величин, входящих в определенную формулу;

5.      знание и осмысление определения величин;

.        понимание закона Ома как соотношение между тремя величинами: силой тока в цепи, напряжением на этом участке и сопротивлением участка цепи;

.        понимание роли закона Ома при последовательном и параллельном соединений;

.        знание основных связей понятия «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление» с другими понятиями и формул, выражающих эту связь;

.        знание единиц измерения данных величин и способов вычисления основных величин, входящих в определенную формулу;

.        умение отделить понятие «ток», от понятий «заряд», «напряжение», «сопротивление».

При проведении исследования усвоения понятия «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление» выявился тот факт, что в его усвоении студентами имеются недостатки. Очень сложным для них является вопрос об определении физических величин. Определить физическую величину - значит указать:

- какое реальное свойство материального объекта или явление характеризует она;

с какими ранее введенными величинами она связана, и какая формула выражает эту связь;

как измерить величину, т.е. каков способ её измерения, на чем он основан.

Студенты не могут уяснить, что характеризует данная величина (сила тока), не могут осмыслить определение величины.

Определяя физическую величину нужно следить за тем, чтобы в определении находила отражение не только количественная сторона (указание способа её измерения), но и качественная (указание того, что эта величина характеризует: какое свойство, качество материальных объектов или явление).

Избежать ошибки по формированию понятий о физических величинах может помочь применение следующего обобщенного плана изучения величин.

. Уяснить, что характеризует данная величина (какое свойство тел или явление).

. Прочитать, осмыслить определение величины.

. Уяснить, какая это величина: основная или производная.

. Если величина производная, записать определительную формулу.

. Раскрыть физический смысл величин, входящих в определительную формулу.

. Определить, скалярная это величина или векторная.

. Установить единицу измерения данной физической величины в СИ.

. Указать основные способы измерения величины.

3. Организация и результаты дидактического эксперимента по проверке эффективности предлагаемой методики формирования понятия «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление» у студентов вузов в условиях кредитной системы обучения

3.1 Методика и методология формирования у студентов понятий «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление»

. Значение формирования понятия

В развитии понятий большое значение имеет сложное взаимодействие понятий различных наук, связанных общими задачами всестороннего исследования явлений природы и общества.

Как результат обобщенного теоретического мышления, понятие служит средством дальнейшего познания.

Формирование у студентов понятий сложный и продолжительный процесс, в котором студенты постепенно приближаются ко все более полному овладению содержанием понятий. В этом процессе, как и в научном познании, происходит развитие понятий - их обогащение, установление все новых связей данного понятия с другими. Это развитие носит сложный диалектический характер.

Источниками понятий являются:

) жизненный опыт студентов, их повседневные наблюдения и возникающие на их основе представления;

) целенаправленное формирование понятий в процессе изучения основ наук;

) попутное формирование понятий в результате изучения других предметов;

) стихийное формирование понятий в результате чтения научно-популярной литературы, просмотра фильмов, передач по радио и телевидению, воздействие других источников информации.

В усвоении студентами физических понятий наблюдаются следующие типичные ошибки:

) студенты оперируют терминами, обозначающими понятия, а раскрыть содержание понятия (указать его существенные признаки), отделить существенные признаки от несущественных не могут;

) путают видовые признаки понятий, принадлежащих к общему роду, например признаки электрического поля с признаками магнитного поля, признаки постоянного тока с признаками переменного тока (результат слабой дифференцировки понятий);

) плохо усваивают связи и отношения между понятиями (прежде всего отношения подчинения и соподчинения);

) не умеют классифицировать понятия, проявляют полную беспомощность в выборе существенных признаков, которые можно было бы положить в основу классификации.

Наличие указанных недостатков в усвоении понятий приводит к тому, что студенты затрудняются оперировать понятиями, применять их в решении различного рода учебных и практических задач.

Одной из основных причин возникновения указанных недостатков в усвоении студентами понятий является незнание преподавателем особенностей процесса усвоения понятий, способов их формирования, условий, способствующих их усвоению студентами, и закономерностей, которым подчиняется этот процесс. Иногда преподаватели полагают, что достаточно сформулировать определение понятия, чтобы студенты усвоили его и научились применять на практике. Однако определение понятия представляет собой лишь один из начальных этапов его формирование, заканчивающийся образованием абстрактного понятия. Далее идет процесс развития понятия, представляющий постепенное усвоение содержания и объема понятия, его связей и отношений с другими понятиями.

Овладение понятиями наряду с этим предполагает формирование у студентов умения оперировать понятиями, применять их к решению учебно-познавательных и практических задач. Поэтому можно утверждать, что этот процесс предполагает активную мыслительную деятельность учащихся.

При формировании понятий, не имеющих опоры в жизненном опыте студентов, необходима организация наблюдений за явлениями, демонстрируемыми преподавателем или воспроизводимыми самими студентами. Так происходит формирование целого ряда понятий на первом этапе изучения физики, например понятий о диффузии, конвекции, электромагнитной индукции. Демонстрационные и лабораторные опыты с последующим анализом данных опытов необходимы также при формировании понятий, выражающих, сложные свойства объектов и величин, их характеризующих, например, при формировании понятий «сила тока», «напряжение», «сопротивление».

Рассмотренные способы предусматривают формирование понятий с чувственно-конкретного восприятия, например, с наблюдения опытов. Данные опытов анализируются; при этом выделяются общие существенные признаки, отбрасываются несущественные. Так происходит абстрагирование. Этот процесс обычно завершается словесным определением понятия, синтезирующим в себе его существенные признаки. Этот процесс составляет содержание первого этапа в формировании понятия. Существенность его заключается в движении от чувственно-конкретного восприятия к абстрактному мышлению.

Содержание второго этапа в формировании понятия является движение от абстрактного к конкретному, к общему в мышлении. При этом обогащается содержание понятия, уточняется его объем, все полнее раскрываются связи и отношения с другими понятиями. Так, например, происходит развитие понятия «атом»: от представления об атоме как мельчайшей частице вещества, входящей в состав молекул, до понятия об атоме, имеющем сложную структуру, состоящем из положительно заряженного ядра и электронной оболочки, суммарный отрицательный заряд которой по абсолютному значению равен суммарному положительному заряду ядра. По мере изучения курсов физики и химии понятие «атом» «обрастает» системой других понятий, характеризующих, свойства атома. Это относится и к понятиям «вещество», «электрон», «энергия», «движение» и т.д.

При формировании ряда понятий опора на конкретно-чувственное восприятие в узком смысле понимания этого слова невозможна. Таковы например понятия «атом», «электрон», «протон», «нейтрон». В таких случаях овладение понятием происходит иным путем. Оно начинается с постановки проблемы и описания классических опытов, результаты которых привели ученых к выводу о недостаточности имеющихся знаний для объяснения новых фактов, о необходимости введение новых понятий, адекватно описывающих их.

В некоторых случаях на первом этапе изучения предмета сами опыты не рассматриваются вследствие их сложности, студентов знакомят лишь с результатами опытов и выводами, которые следуют из них.

2. Анализ различных точек зрения на особенности процесса усвоения научных понятий учащимися в процессе обучения

Для решения вопроса о выборе оптимального способа формирования того или иного понятия необходимо знать различные способы, их достоинства и недостатки, условия успешного применения. Необходимо знать особенности самого процесса усвоения понятий. Только при этом условии преподаватель может вполне осознанно и уверенно произвести отбор наиболее эффективного способа формирования для каждого отдельного понятия или класса понятий. Выбор правильного способа особенно важен при формировании фундаментальных понятий.

Знания особенностей процесса усвоения понятий и возможных способов их формирования особенно необходимы составителям программ, авторам учебных и методических пособий. Многие недостатки в структуре действующих программ и учебников в значительной мере обусловлены незнанием теории формирования понятий или в решении важнейших вопросов образования - определении содержания и структуры учебных предметов, методики их преподавания.

В результате исследований психологов и методистов выявлены основные закономерности процесса усвоения понятий учащимися, изучены пути их формирования (П.Я. Гальперин, В.В. Давыдов, Н.А. Менчинская, М.Н. Шардаков).

Существуют различные точки зрения по вопросу об особенностях процесса усвоения понятий учащимися. Одна из них принадлежит известному психологу Н.А. Менчинской, которая, как и многие другие, считает, что:

) содержание понятий студенты понимают не сразу, а постепенно, по частям, причем у разных студентов процесс усвоения происходит с разной скоростью и часто растягивается на очень длительный срок;

) долгое время научные признаки понятия искажаются, сочетаясь с «донаучными»;

) разделение главных и второстепенных признаков понятий и систематизация их устанавливаются лишь постепенно;

) постепенно происходит и обобщение понятия, которое у слабых студентов часто остается совершенно недостаточным;

3. Анализ различных способов формирования понятий

Первоначально теория поэтапного формирования умственных действий была выдвинута и получила развития в трудах П.Я. Гальперина и Н.Ф. Талызиной. Они опирались на психологическую теорию деятельности, разработанную А.Н. Леонтьевым на основе теории познания. Согласно теории деятельности А.Н. Леонтьева:

. Предмет психологии - целостная деятельность субъекта как органическая система во всех ее формах и видах, в их взаимопереходах и трансформациях, в ее филогенетическом, историческом и онтогенетическом развитии.

. Генетически исходной и основной является внешняя, предметная, чувственно-практическая деятельность, от которой производны все виды внутренней психической деятельности индивидуального сознания, обе эти формы имеют общественно-историческое происхождение и принципиально общее строение.

. Взаимопревращающимися единицами, или «составляющими» деятельности являются потребность - цель - условия и соотносимые с ними деятельность - действия - операции.

. Главными процессами деятельности выступают интериоризация внешней ее формы, приводящая к субъективному образу действительности, и экстериоризация ее внутренней формы как опредмечивание образа.

. Деятельность детерминируется предметом, затем она опосредуется и регулируется его образом.

. Предметный характер деятельности реализуется через нужду субъекта, переходящую в потребность, и через поисковые, опробовающие действия, имеющие функцию уподобления.

. Деятельность и ее составляющие по определенному закону дробятся и укрупняются, чему соответствуют дифференциация и интеграция ориентирующих их субъективных образов.

4. Основные критерии формирования понятия

Для успешного формирования физических понятий учителю важно знать основные критерии, по которым можно судить о степени овладения учащимися понятиями, типичные недостатки в усвоении понятий и причины их появления, способы корректировки донаучных представлений учеников. Остановимся кратко на этих вопросах.

Обычно в качестве основных критериев, позволяющих судить о степени сформированности понятии, выделяют следующее:

знание существенных признаков понятия, свободное формулирование его определения;

знание существенных связей и отношений этого понятия с другими;

умение отделить важные признаки данного понятия от второстепенных;

умение отличить понятие от других, сходных с ним по каким либо

признакам;

умение применять его при решении различного рода познавательных и практических задач (последнее в значительной мере характеризует и степень обобщенности понятия в сознании ученика и его усвоение).

В зависимости от степени овладения понятиями обычно различают четыре уровня их усвоения и умения оперировать ими.

Первый уровень определяется диффузно рассеянным представлением о предмете (или явлении), при котором ученик может отличить его от других, но признаки указать не может; он не в состоянии решать задачи с использованием этого понятия даже в “стандартных” ситуациях.

При втором уровне ученик указывает признаки понятия, но ещё не отличает существенных признаков от второстепенных, способен решать лишь самые простые физические задачи по образцу.

Третий уровень усвоения понятия характеризуется тем, что ученик знает существенные признаки понятия, оперирует ими т.е. может решать задачи, однако его понимание сковано единичными образами, не обобщено и ученик не способен к переносу знаний и применению их в новых ситуациях.

И наконец, четвертый уровень характеризуется усвоением не только существенных признаков понятия, но и его связей с другими; понятие обобщено, ученик способен применять его в знакомой и новой ситуациях.

. Качественная характеристика электрического тока в науке

О содержании понятия в физике можно судить по его интерпретации в учебниках и учебных пособиях по физике. Ток, заряд, напряжение, сопротивление - это основные величины, характеризующие электрический ток в проводнике.

Цель. Ознакомить с батареей - устройством, которое разделяет заряды химическим путем. Показать, что присоединение полюсов батареи к внешней цепи приводит к возникновению электрического тока, т.е. протеканию заряда по цепи.

Методические указания. Поскольку батарея представляет собой весьма сложное устройство, вдаваться в пространные рассуждения о механизме ее действия нецелесообразно. Нужно просто рассказать о том, что батарея представляет собой весьма сложное устройство, в котором отрицательный заряд перетекает от ее положительного полюса к отрицательному. (На самом деле в батарее могут перетекать и положительные заряды). Батарея переносит заряд до тех пор, пока отталкивание между накопившимися на ее полюсах зарядом и всяким другим дополнительным зарядом того же знака не уравновесит действие химических сил. Тогда процесс переноса заряда приостанавливается. Если такой посторонний процесс снимает отрицательный заряд с одного полюса батареи и переводит его обратно на другой, то батарея возобновит перенос заряда, пока не истощится полностью.

Студентам надо дать понять, что батарея не создает заряд, она просто перемещает его. Батарея никогда не накапливает заряд в чистом виде. Употребление терминов «заряжать» и «разряжать» в приложении к батареям надо признать весьма неудачным, потому что они как предполагают накапливание заряда в батарее. На самом деле накапливается химическая энергия, которую можно направить на совершение работы, т.е. заставить заряд перемещаться против электрических сил, порождающих рекомбинирование положительных и отрицательных зарядов. По мере того, как отрицательные частицы достигают положительного полюса батареи, они компенсируют там часть положительного заряда; покидая отрицательный полюс батареи, они уносят с нее отрицательный заряд. Но батарея обеспечивает подачу зарядов к полюсам. Скорость, с которой батарея перемещает свои заряды, определяется скоростью, с которой заряды вне батареи текут по проволоке и компенсируются. После того как студенты изучат следующую главу, полезно обратить их внимание на такое, например, обстоятельство. В течение одного срока службы без зарядки типичный автомобильный аккумулятор переносит = 360000 кулонов (Кл) электричества.

Результирующая скорость течения элементарных зарядов одинакова во всей цепи. Так должно быть потому, что когда ток течет равномерно, заряды не скапливаются ни в каком участке цепи. Поэтому в один конец какого-либо участка входит столько же элементарных зарядов, сколь через другой конец выходит. Постоянный электрический ток нельзя измерить, наблюдая изменение заряда. Но можно представить себе наблюдателя, который может сосчитать элементарные заряды, проходящие мимо определенной точки цепи. Если проследить за частицами, проходящими по проволоке в определенном месте, то можно обнаружить I отрицательно заряженных частиц, или I электронов, проходящих за секунду. Если смотреть на заряженные частицы, проходящие через электролитическую ванну в определенном месте, то так же будет обнаружено I элементарных заряженных частиц, проходящих в секунду. Но здесь Нади подсчитать как число отрицательных частиц, движущихся в одном направлении, так и число положительных частиц, проходящих в противоположном направлении, и сложить эти числа для получения полного электрического тока, являющегося мерой полного переноса заряда.

Поток заряженных частиц в проводнике называется электрическим током. В частности, постоянный ток электрических частиц, создаваемый батареей, называется постоянным током.

Электрические токи производят различные действия. Например, металлическая проволока, по которой проходит достаточно большой ток, нагревается. Можно изготовить приборы для обнаружения этих действий и таким образом измерять электрические токи.

3.2 Структура процесса формирования понятий «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление»

Формирование понятий «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление» - есть сложный, продолжительный по времени процесс, включающий следующие этапы:

1. Чувственно-конкретное восприятие, осуществляемое в различных условиях (наблюдения, эксперимент, самостоятельная работа с учебником). К числу воспринимаемых объектов относятся и знаковые изображения объектов (на схемах, графиках, в формулах и т.д.). для успешного формирования понятия «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление» необходимо организовать активную познавательную деятельность студентов, последнее может быть осуществлено с помощью специально разработанной системы самостоятельных работ включающих следующие виды:

a) Самостоятельная работа с учебной литературой

Умение работать с книгой важно не только в системе умений самостоятельно приобретать знания, но и в решении всех задач обучения. Оно является одним из решающих факторов хорошей успеваемости по физике, и во все периоды развития методики ее преподавания, когда менялась степень актуальности различных задач обучения, его значение не уменьшалось. Традиционно разрабатываемые направления умений:

1. самостоятельно делить текст на части, озаглавливать их.

2.      составлять план к параграфам учебника.

.        находить ответы на вопросы, сформулированные преподавателем или содержащиеся в конце параграфа.

.        работать с оглавлением, именным указателем.

.        работа с графиками и таблицами.

.        выделять в тексте основные структурные элементы системы научных знаний (факты, понятия, законы, теории).

.        пользоваться планами обобщенного характера в процессе самостоятельного изучения основных структурных элементов системы знаний.

.        работать со сложным текстом: делить его на части, составлять сложные построения ответов.

.        конспектировать дополнительную литературу.

.        составлять тезисные планы при подготовке к семинару.

.        работать с каталогом.

.        самостоятельно находить литературу, по интересующим в данный момент вопросам.

.        составлять библиографию.

b) Эксперимент

Наблюдение как метод исследования, без сочетания с другими методами научного исследования, дает возможность изучить лишь внешние признаки явлений и предметов. Более глубокие знания о сущности явлений и свойств предметов могут быть получены с помощью экспериментального и теоретического методов исследования.

Под экспериментом понимают научно поставленный опыт, наблюдение исследуемого явления в точно учитываемых условиях, позволяющих следить за ходом явления и воссоздать его каждый раз при повторении этих условий.

Экспериментальный метод дает возможность установить причинно - следственные связи между явлениями, связи между величинами, характеризующими свойства тел и явлений, выяснить кинетику, динамику процессов и их энергетическую сущность.

Вместе с производственной деятельностью людей эксперимент составляет важнейшую сторону практики, являющейся основой познания и критерием истинности результатов познания. С помощью эксперимента наука в состоянии не только объяснить явления материального мира, но и непосредственно овладевать ими. Поэтому эксперимент является одним из главных средств связи науки с производством. Он позволяет осуществлять проверку правильности научных выводов и открытий новых закономерностей. Ниже представлен пример лабораторной работы для формирования и закрепления понятий «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление».

с) Лабораторная работа

Каждая работа содержит письменное руководство, где указаны номер и название работы, литература, цель и задания. Задания содержат:

а) указания, что нужно изучить теоретически для осмысленного понимания сущности демонстрационных опытов;

б) перечень и описание основных приборов для выполнения предстоящей работы;

в) основные опыты по теме лабораторной работы;

г) вопросы, на которые студент должен дать ответы;

д) указания по выполнению работы и отчета.

Выполнение работы разбивается на два этапа: теоретический и практический. Первый предусматривает самостоятельную работу студента в удобное для него время. Он по школьным и вузовским учебникам должен теоретически изучить данный вопрос, по описанию ознакомиться с приборами, составить план работы, продумать ответы на вопросы допуска.

Составляя план работы, студент должен записать в тетрадь для лабораторных работ номер и название работы, краткие сведения о приборах, схемы и чертежи установок (нужно записать название и марку прибора, пределы измерений и цену деления, возможные регулировки, название ручек и управления и пр.).

Исследование зависимости мощности, потребляемой лампой накаливания, от напряжения на ее зажимах

Цель работы:

1) освоить метод измерения мощности, потребляемой электроприбором, основанный на измерении силы тока и напряжения;

2)      Исследовать зависимость мощности, потребляемой лампой, от напряжения на ее зажимах;

)        Исследовать зависимость сопротивления проводника от температуры.

Введение

Работа электрического тока, совершаемая на участке электрической цепи, равна

A = U I τ,

где U - напряжение на участке цепи;

I - сила тока, протекающего по цепи;

Τ - время его протекания.

Мощность определяется как работа, совершаемая за единицу времени:

Проволочную спираль лампы накаливания можно рассматривать как резистор с определенным сопротивлением.

Если участок цепи содержит резистор, на нем будет происходить необратимое преобразование энергии электрического тока во внутреннюю энергию проводника резистора. Иными словами резистор, потребляя энергию электрического тока, преоьразует ее в тепло. Из закона сохранения энергии следует, что количество теплоты Q, которое при этом выделится в проводнике, равно работе электрического тока А:

Q = A = U I τ.

Следовательно, потребляемая лампой мощность:

P = UI (1)

Сопротивление спирали лампы вычисляют на основании закона Ома для однородного участка цепи:

 (2)

Увеличение внутренней энергии спирали лампы приводит к повышению ее температуры и сопротивления. Зависимость сопротивления проводника от температуры имеет вид:

, (3)

где R₀ - сопротивление проводника при 0⁰С;

α - температурный коэффициент сопротивления материала, из которого изготовлен проводник. (Спираль лампы накаливания изготовлена из вольфрама, его α=0,0048 К^-1).

Зная сопротивления «нагретого» и «холодного» проводника, а также температурный коэффициент сопротивления материала, из которого он изготовлен, можно определить температуру проводника:

 (4)

Оборудование:

Выпрямитель ВУ-4, мультиметр, лабораторный вольтметр, ключ, реостат с сопротивлением обмотки 100 Ом, лампа накаливания (3,5В; 0,25А), соединительные провода.

Описание экспериментальной установки

Принципиальная схема экспериментальной установки показана на рис.1.

К выходным гнездам выпрямителя подключают электрическую цепь, составленную из соединенных последовательно лампы накаливания, реостата и амперметра. Амперметром служит мультиметр, переведенный в режим измерения силы постоянного тока. Параллельно лампе подключают лабораторный вольтметр.

Напряжение выпрямителя U, напряжения на реостате U_р и лампе U_л связаны соотношением U= U_р+ U_л

Напряжение на лампе равно разности выходного напряжения выпрямителя и напряжения на реостате: U_л= U- U_р

Напряжение на выходе выпрямителя в ходе опыта не меняется. Для изменения напряжения, приложенного к лампе, меняют напряжение на реостате, которое зависит от его сопротивления: чем оно больше, тем больше и напряжение. Напряжение на лампе при этом минимально. Уменьшая сопротивление резистора, уменьшают приложенное к нему напряжение, при этом напряжение на лампе увеличивается. Если движок резистора перевести в левое по схеме положение, напряжение на нем станет равным нулю, а напряжение на лампе достигнет максимально возможного в условиях опыта значения, равного значению напряжения на выходе выпрямителя: U_л= U.

В данном опыте сопротивление спирали лампы при комнатной температуре допустимо приравнивать к сопротивлению при 0 ⁰С.

Вопросы и задания для проверки готовности к выполнению работы

1. В каком положении должен находиться ползун реостата, чтобы напряжение на лампе было минимальным?

2.      Может ли напряжение на лампе при использовании данной установки стать равным нулю?

.        Запишите формулы для вычисления границ абсолютных погрешностей прямых измерений напряжения и силы тока.

.        Запишите формулы для расчета границ относительных и абсолютных погрешностей определения мощности лампы, сопротивления и температуры ее спирали.

Ход работы

1. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений и вычислений.

2.      Измерьте мультиметром сопротивление лампы при комнатной температуре. В дальнейшем это значение сопротивления считать равным R₀.

.        Подготовьте мультиметр для измерения силы постоянного тока.

.        Соберите экспериментальную установку по схеме рис.1.

.        Включите выпрямитель и установите ползун реостата в положение, при котором напряжение на лампе составляет 0,4 В.

.        Занесите показание мультиметра, соответствующее этому напряжению в таблицу.

.        Увеличивайте напряжение на лампе с интервалом 0,4 В до максимально возможного и заносите в таблицу показания мультиметра, соответсвующие каждому значению напряжения.

.        Вычислите границы абсолютных погрешностей прямых измерений напряжения и силы тока.

.        Вычислите по формуле (1) мощность, потребляемую лампой в те моменты опыта, когда напряжение на ней соответствовало значениям, указанным в таблице.

.        Вычислите границу абсолютной погрешности, с которой получено значение мощности лампы для каждого измерения.

.        Вычислите по формуле (2) сопротивление спирали лампы в те моменты опыта, когда напряжение на ней соответствовало значениям, указанным в таблице.

.        Вычислите границу абсолютной погрешности, с которой получено значение сопротивления спирали лампы для каждого измерения.

.        Вычислите по формуле (4) температуру спирали лампы в те моменты опыта, когда напряжение на ней соответствовало значениям, указанным в таблице.

.        Вычислите границу абсолютной погрешности, с которой получено значение температуры спирали лампы для каждого измерения.

.        Постройте график зависимости силы тока в лампе от приложенного к ней напряжения.

.        Постройте график зависимости мощности, потребляемой лампой от приложенного к ней напряжения.

.        Постройте график зависимости температуры спирали от приложенного к лампе напряжения.

.        Постройте график зависимости сопротивления спирали от ее температуры.

.        Сделайте вывод по виду построенных графиков о том, как менялись потребляемая лампой мощность, сопротивление и температура спирали при увеличении приложенного к лампе напряжения.

.        Сделайте вывод о том, как изменялось сопротивление спирали лампы при увеличении ее температуры.

Контрольные вопросы

1. Как объяснить зависимость сопротивления спирали лампы от температуры?

2.      Какие характеристики измерительных приборов должны быть изменены и как, чтобы повысить точность измерения мощности рассмотренным способом.

.        Как объяснить то факт, что сила тока в лампе изменялась не прямо пропорционально изменению напряжения?

Дополнительные задания

1. По графику I (U) определите силу тока, соответствующую напряжению, указанному на цоколе лампы. Сравните полученное значение тока со значением, указанным на цоколе.

2.      По графику I (U) определите сопротивление спирали лампы при минимальном и максимальном ее накалах. Сравните данные, полученные при анализе графика, со значениями, взятыми из таблицы. [29, стр 19]

d) наблюдения

Под наблюдением понимают относительно длительное, целенаправленное и планомерное восприятие предметов и явлений окружающей действительности; метод познания действительности на основе непосредственного восприятия. Научно поставленное наблюдение строится по заранее обдуманному плану, ведется систематически, имеет строго определенную задачу.

Успех наблюдений зависит от ясности и конкретности поставленной цели наблюдения, наличия необходимых знаний о наблюдаемых предметах и явлениях, умения анализировать и синтезировать материал наблюдения, четкой фиксации результатов наблюдения в форме протокола, схемы, чертежа, рисунка и т.д.

Для выработки обобщенного умения самостоятельно вести наблюдения необходимо познакомить студентов с общей структурой наблюдений:

1. формулировка цели наблюдения.

2.      выбор объекта наблюдения.

.        выяснение условий, необходимых для наблюдения.

.        практическое создание условий, необходимых для наблюдения.

.        планирование наблюдения.

.        выбор способа фиксирования (кодирования) наблюдаемого.

.        выполнение наблюдения, сопровождаемое фиксированием получаемой информации.

.        анализ результатов наблюдения.

.        формулирование выводов и их фиксирование.

2. Выявление общих существенных свойств класса наблюдаемых объектов

В формирований понятий ток, заряд, напряжение, сопротивление все большее значение приобретают словесно-логический компонент мышления, теоретические обоснования. Но это ни в коей мере не означает снижения роли в этом процессе наглядно-образного практически-действенного компонентов. Во всех случаях, когда при формировании понятий представляется возможным опираться на наглядные образы и практический действия учащихся, сопровождающихся их активной мыслительной деятельностью.

Все основные понятия при изучении постоянного тока следует вводить на примере тока в металлах. В этом случае электрический ток определяют как упорядоченное движение свободных электронов под действием электрического поля.

Формируют это понятие на основе ряда опытов и аналогий.

3. Абстрагирование

Особенность формирования физических понятий, заключается в том, что многие из формируемых в электричестве понятий являются понятиями высокой степени абстрактности. В курсе физики такими понятиями являются, например, понятия «электрическое поле», «ток» и т.д. Усвоение этих понятий требует высокого уровня развития абстрактного мышления учащихся и тщательно продуманного обоснования необходимости введения их в науке.

При формировании понятий высокой степени абстрактности возникает необходимость в использовании имитационных (мультипликация) фильмов, имитирующих механизм сложных явлений и процессов, скрытых от глаз человека; схем-моделей (строение атома, движение электрического тока по проводнику) и т.п.

4. Определение понятия

Важную дидактическую задачу представляет определение понятий, выработка умения давать правильные определения усеваемых понятий.

Известно несколько способов определения понятий. Наиболее распространенным из них является определение через ближайший род и видовое отличие.

В определениях через ближайший род и видовое отличие различают две части: определяемое понятие (definendum) и определяющее понятие (definiens). «Определяемое понятие это понятие, существенные признаки которого отыскиваются, а определяющее понятие - это понятие, отображающее родовой и видовой признаки».

На первом месте располагается определяемое понятие, на втором - указание ближайшего рода, на третьем видовое отличие. Усвоение правил и структуры определения помогает использование таблицы 1.

Таблица 1

Усвоение правил и структуры определения

5. Уточнение и закрепление в памяти существенных признаков понятия

Решение этой задачи достигается организацией специальных групп упражнений: а) по варьированию несущественных признаков, б) по дифференцировке (отграничению) сходных понятий, в) применением контробраза.

Суть упражнения по варьированию несущественных признаков заключается в том, что в объектах, предлагаемых вниманию, при наличии общих существенных признаков имеются свои индивидуальные различия, индивидуальные (несущественные) признаки. Студенты должны из всего разнообразия признаков выделить существенные.

6. Установление связей данного понятия с другими понятиями

Это осуществляется различными методами в зависимости от типа понятия. При формировании понятия о явлениях организуются опыты и наблюдения, на основе которых устанавливается зависимость явления от условий, в которых оно протекает. При формировании понятия о величине, как в нашем случае, об «электрическом токе» студенты сами выполняют опыт, на основе которого устанавливают факт существования электрического тока и заряда. Выявлению (уточнению) связей между величинами способствует построение графиков зависимости между величинами и их анализ. Этому способствует также анализ формул, полученных на основе опытов или теоретических рассуждений.

Студенты не сразу овладевают понятием, а постепенно усваивают его содержание, объем, связи и отношения с другими понятиями. В процессе изучения того или иного учебного предмета у студентов в начале формируются отдельные понятия, а за тем системы понятий (понятий определенной темы или раздела курса). Усвоение понятий одной системы осуществляется через их связь с понятиями других систем, так при формировании понятия электрического тока преподаватель опирается на понятие упорядоченного движения электрического заряда по проводнику.

Одновременно с процессом формирований новых понятий происходит углубление ранее сформированных, при этом раскрываются все новые и новые стороны, связи и отношения, уточняются границы применения. Этот процесс называется конкретизацией понятий.

7. Применение понятий в решении задач учебного характера

Целью данного этапа является выработка у студентов умения оперировать понятием в решении задач. При решении этих задач одновременно достигается также уточнение и закрепление знаний студентов о связях и отношениях данного понятия с другими, ранее усвоенными понятиями, а также дальнейшее их отграничение.

Решение задач иногда позволяет ввести новые понятия и формулы, выяснить изучаемые закономерности, подойти к изложению нового материала. Например после решения простейших задач на применение формулы I=q/Δt целесообразно решить задачу, в котором используют другие известные ранее понятия.

Ниже приведены примеры подобных задач

Задачи

. К концам проводника сопротивлением 10³ Ом приложено напряжение 2 В. Какой заряд проходит через поперечное сечение проводника в течение 5 с?

Решение. Запишем закон Ома для участка цепи , а также формулу для силы тока из определения I=q/Δt, тогда

 и (5)

Подставляя числовые данные? Получим

Зависимость  в начале обслуживают при решении качественных задач.

. Длину медной проволоки вытягиванием увеличили вдвое. Как изменилось сопротивление проволоки?

. Проволоку сопротивлением R разрезали на две разные части и скрутили их вместе по всей длине. Каково теперь сопротивление проволоки?

4. Определите сопротивление медного провода длиной 1 км при площади поперечного сечения 2 мм².

Решение. Из таблицы найдем удельное сопротивление меди ρ_м=0,017* 10^-6Ом*м. подставим числовые данные в формулу R=; S=2мм²=2*10^-6 м², l= 1км=1000м=10³м, тогда

R=0,017*10^-6 Ом * м * =8,5 Ом.(6)

. Определите удельное сопротивление провода, если известны его диаметр d=1,5 мм, длина l=14,2 м, а при напряжении U=18 В в нем устанавливается сила тока I=2,25 А.

Решение: Удельное сопротивление провода найдем из формулы

, но  тогда

.(7)

Подставляя числовые данные, получим = 1,0 * 10^-8 Ом * м.

. Определите площадь поперечного сечения и длину проводника из алюминия, если его сопротивление R=0,1 Ом, а масса m=54 г.

Решение: Запишем систему уравнений:

, ,(8)

Где ρ’ - плотность алюминия, отсюда

 или  и (9)

Из таблицы находим удельное сопротивление алюминия ρ = 0,029 * 10^-6 Ом * м и плотность алюминия ρ = 2,7 * 10³ кг/м³; l = 8,3 м; S = 2,4 * 10^-6 м².

Классификация понятия

Важным видом работы по усвоению понятий является выполнение заданий по классификации понятий. Пока заданиям такого вида не уделяется должного внимания в обучении физике. Задания по классификации отсутствуют в учебниках, их нет в сборниках задач. Производя классификацию понятий (явлений, свойств тел, структурных форм вещества, видов движения, физических величин и т.д.) учащиеся решают целый ряд познавательных, логических задач:

а) находят общий существенный признак класса объектов, подлежащих классификации, который мог бы служить основанием классификации;

б) выявляют видовые отличия объектов;

в) производят операцию деления объема понятия;

г) выявляют отношения подчинения и соподчинения.

Цель этого этапа - уточнить, обобщить знания о связях и отношениях группы уже сформированных понятий. Кроме того, его цель - ознакомить студентов с сущностью и правилами научной классификации, раскрыть значение классификации в упорядочении и систематизации накопленных знаний. При классификации очень важно правильно определить основание деления - существенный признак, по которому более общее (родовое) понятие делится на виды. Один из примеров классификации приведен в рисунке 3:

Рисунок 3

8. Обогащение понятия

Обогащение понятия в процессе его формирования - выявление новых существенных свойств (сторон) объектов, отражаемых в сознании с помощью данного понятия. Моменты (этапы обучения), соответствующие обогащению понятия, называют узловыми точками в развитии понятия. Так, обогащение понятия «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление» происходит в дальнейшем процессе изучения курса общей физики, например, в механике студенты первоначально изучают кинетическую и потенциальную энергии взаимодействия тел, а при изучении молекулярной физики данные понятия обогащаются на примере движения и взаимодействия молекул и атомов.

9. Вторичное более полное определение понятия

Определение понятий не остается чем-то раз навсегда данным, неизменным. По мере развития понятий в науке (что отражает более глубокое познание материальной действительности) пересматривается содержание определений в направлении более точного, полного отражения существенных свойств (сторон) предметов, охватываемых данным понятием. Изменение определений в науке находит отражение и в учебной литературе.

Например, в школьном курсе электрический ток определяют как упорядоченное движение электрических зарядов. Однако все основные понятия при изучении постоянного тока вводят на примере тока в металлах. В этом случае электрический ток определяют как упорядоченное движение свободных электронов под действием электрического поля.

В вузе понятие дается - «электрическим током называется упорядоченное движение электрических зарядов. Электрический ток, характеристики которого не изменяются со временем, называют постоянным током». Все это «узловые» моменты в развитии понятия.

10.  Опора на данное понятие при усвоении нового понятия

Опора на понятие «электрический ток, заряд, напряжение, сопротивление» при усвоении новых понятий происходит при последующем изучении курса физики, данное понятие обогащается при изучении главы электромагнитных колебания и волны.

11.  Установление новых связей и отношений данного понятия с другими

Суть данного этапа заключается в том, что формируемое и непрерывно развивающееся понятие включается в новые, более широкие связи - связи с понятиями, формируемыми в процессе изучения новых тем или разделов курса, а также с понятиями, формируемыми при изучении других учебных дисциплин. Например, при изучении теории относительности понятие «квант энергии», формирование которого было начато при изучении темы «квантовые свойства света», включается в систему понятий теории относительности; здесь устанавливается связь импульса фотона, скорости распространения света:

(10)

Вместе с тем, здесь устанавливаются существенные связи и более отдаленных (по времени начала формирования) понятий массы и энергии

;

импульса частицы, длины волны и скорости распространения света:

 или ,(11)

где р - импульс любой частицы; устанавливается общность (справедливость) законов сохранения энергии и импульса для макротел и частиц (вещества и поля).

Выделенные этапы развития сложных понятий можно проследить на примере формирования многих естественнонаучных и общенаучных понятий, например, понятий материя, движение, масса, импульс, сила, работа, ток, заряд, напряжение, сопротивление и другие.

Отдельные элементы процесса формирования понятия могут меняться местами во времени или осуществляться одновременно, в неразрывной связи, но все они должны реализовываться при формировании понятия. Способы их реализации могут быть различны. Они должны определяться с учетом содержания, природы понятия, общего развития студентов, имеющейся у них понятийной базы.

12.  Методика проведения дидактического эксперимента и анализ его результатов

Целью эксперимента явилась проверка возможности и эффективности разработки методики формирования понятия «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление» в процессе обучения физике на педагогических специальностях высших учебных заведений в условиях кредитной системы обучения.

Педагогический эксперимент рассматривается как комплекс методов исследования, позволяющих обеспечить доказательную и научно-объективную проверку правильности гипотезы, которая была выдвинута.

Общее число учащихся, принявших участие в педагогическом эксперименте, составило 21 человек, что обеспечивает статистическую достоверность полученных результатов.

В экспериментальной работе принимали участие студенты Костанайского социально-технического университета специальностей «Информатика», «Физика», «Экология», «География». Эксперимент осуществлялся в рамках естественного образовательного процесса университета на практических занятиях по физике.

Определяя показатели эффективности обучения в экспериментальных и контрольных группах, остановимся на следующих показателях:

•  объем, глубина понимания и оперативность знаний студентов;

•        степень овладения пониманием структуры изучаемого раздела;

•        умение ориентироваться в иерархических связях между понятиями раздела.

Исследовательская работа проходила в несколько этапов:

1. Экспериментально - аналитический.

•  разработка методики формирования понятия «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление» в условиях кредитной системы обучения;

•  фиксирование данных о ходе эксперимента на основе контрольных срезов, характеризующих изменения объектов под влиянием экспериментальной системы мер.

2. Обобщающий

•  статистическая обработка результатов эксперимента;

•        конечная диагностика уровня усвоения понятия «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление» студентами;

•  осмысление и аналитическое изложение выводов.

Для оценки достигнутого уровня овладения понятием «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление» у студентов вузов в процессе изучения курса общей физики при кредитной системе обучения было введено несколько показателей, измерение которых в ходе обучающего эксперимента дало возможность проследить изменения в контрольных и экспериментальных группах.

Измерение показателей проводилось в различных шкалах. Поэтому, с целью унификации измерений и перехода к обобщенному показателю (коэффициенту), все измерения сведены к порядковой (ранговой) шкале и выделены 4 (четыре) уровня:

- нулевой уровень: студент обладает представлениями о разделе, знаниями о понятиях курса, но отобразить их в виде единой системы он не в состоянии;

- первый уровень: студент обладает частичными знаниями о структуре курса, умеет отслеживать отдельные связи между понятиями;

- второй уровень: уровень знаний о структуре курса средний, студент может указать исходные понятия, генетически исходное понятие, однако отсутствуют полные представления о структуре курса;

- третий уровень: характеризуется полными представлениями о структуре курса, пониманием взаимосвязей между понятиями.

Проверка эффективности разработанной методики осуществлялась по средствам анкетирования в контрольных и экспериментальных группах. Ниже предоставлена предложенная анкета.

В качестве основного количественного критерия полноты усвоения студентами содержания научных понятий мы выбрали «коэффициент полноты усвоения студентами содержания понятий», который вычисляется нами по методике, разработанной А.В. Усовой:

, где(12)

l_i - число существенных признаков понятий, усвоенных i-тым студентом;

l - общее число признаков понятия;

n - число учащихся.

1) коэффициент полноты выполнения операций вычисляется по формуле:

, где (13)

m_i - число операций, выполненных i-тым учащимся;

m - общее число операций;

n - число учащихся.

Рассчитанное нами значение коэффициента успешности равно 1,26, что в соответствии с методикой А.В. Усовой говорит об эффективности предлагаемой новой методики.

2) коэффициент полноты усвоения объема понятия

 (14)

где m_i- полнота усвоения объема i- м студентом,

m- объем, подлежащий усвоению на данном этапе формирования понятия,

n- количество учащихся в классе;

3) коэффициент, характеризующий полноту усвоения связей и отношений данного понятия с другими:

 (15)

где f_i- количество связей и отношений, усвоенных i-м студентом,

f - количество связей, которые должны быть усвоены учащимся на данном этапе формирования понятия.

n - число учащихся.

Согласно формуле «коэффициента полноты усвоения студентами содержания понятий» мы произвели вычисления и определили коэффициент полноты усвоения студентами содержания понятий на первоначальном этапе, результаты которых приведены в таблице 2.

Таблица 2

Коэффициент полноты усвоения студентами содержания понятий на первоначальном этапе

Согласно данным, приведенным в таблице 2, получили диаграмму на рисунке 4, графически изображающую коэффициент усвоения на первоначальном этапе.

Рисунок 4. Диаграмма коэффициента усвоения понятий на первоначальном этапе

Для проведения сравнения, были также представлены данные коэффициента усвоения на завершающем этапе, представленные в таблице 3.

Согласно данным двух диаграмм на рисунке 6 представлена динамика изменения коэффициента усвоения понятий студентами. Здесь мы наглядно видим, как изменилось качество усвоения понятий студентами.

Таблица 3

Коэффициент полноты усвоения студентами содержания понятий на завершающем этапе

Рисунок 5. Диаграмма коэффициента усвоения понятий на завершающем этапе

Рисунок 6. Динамика изменения коэффициента усвоения понятий

Анализ усвоения студентами понятия «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление»

Знание общих требований к усвоению групп общих понятий и требований к усвоению отдельных понятий позволяет осуществить объективную оценку качества усвоения понятий на различных этапах их формирования. Для проверки качества усвоения понятий успешно могут применяться методы поэлементного и пооперационного анализа.

Сущность поэлементного анализа заключается в том, что при проверке письменных работ и прослушивании устных ответов фиксируется, каким из требований предъявляемых к усвоению понятия, удовлетворяют знания каждого студента. Для этого содержание проверочных вопросов или письменной работы составляется так, чтобы ответы на вопросы потребовали раскрытия усвоения содержания понятия, его объем, связей и отношений с другими понятиями. В соответствии с этими требованиями заранее разрабатывается протокол анализа ответов, в котором фиксируются все элементы усвоения понятия. По данным анализа протокола выясняется, какие из признаков понятия усвоены всеми студентами, какие из признаков понятия усвоены лишь немногими студентами. В соответствии с этим преподаватель вносит коррективы в дальнейший процесс развития понятия. Поэлементный анализ позволяет дать общую оценку уровня усвоения понятия всей группой и отдельными студентами. На основе данных анализа могут быть определены коэффициенты усвоения содержания понятия, его объем, связей и отношений данного понятия с другими.

Пооперационный анализ - дополнение к поэлементному анализу. Он применяется при проверке выполнения практических работ и решении задач. Сущность его заключается в том, что каждое практическое задание, решение каждой задачи разбивается на отдельные, логически вытекающие одна за другой операции, из которых складывается действие в целом и выполнение которых необходимо для успешного решения задачи или выполнения практического задания. Каждая из операций фиксируется в протоколе анализа. Пооперационный анализ позволяет оценить, в какой мере студенты овладели умением оперировать понятиями в решении задач различного характера. Он дает возможность совершенно четко определить, какие затруднения возникают у учащихся в решении задач, какими проблемами в предшествующей подготовке вызваны эти затруднения. Одни из них могут быть обусловлены тем, что не усвоены отдельные признаки формируемого понятия, другие - недостатками в усвоении понятий, формирование, которых проходило ранее, а третьи - пробелами в математической подготовке (их можно четко определить).

Протокол анализа усвоения понятия «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление»

Анализ полученных данных позволяет увидеть, насколько верно и полно усвоено содержание понятия, какие из признаков понятия не усвоены студентами, кто из студентов не сумел четко ответить, что такое электрический ток, и кто из студентов путают понятие электрический ток с основной количественной характеристикой тока - силой тока.

Такой анализ позволяет вовремя учесть имеющиеся недостатки в знаниях и более оперативно, целенаправленно вести работу по их предупреждению и устранению.

Поэлементный и пооперационный анализы в совокупности позволяют дать качественную и количественную характеристику знаний и благодаря этому более объективно судить о сравнительной эффективности различных способов формирования понятия

Заключение

Все возрастающая роль науки в развитии техники, экономики, культуры порождает необходимость вооружения выпускников вуза системой научных понятий, в которых обобщается знание человека о природе и обществе. Все научные понятия, будучи отражением действительности, столь же подвижны и гибки, как предметы и процессы, обобщением которых они являются. Любая наука представляет собой стройную систему понятий, в которой все понятия связаны между собой, являются звеньями одной неразрывной цепи. Положение о гибкости, подвижности, взаимосвязи и переходах понятий - одна из самых существенных сторон учения диалектической логики о понятиях.

Формирование понятий у студентов имеет важное значение для развития их мышления, познавательных способностей, для подготовки их к жизни и трудовой деятельности.

Применяемая в данный период методика формирования у студентов научных понятий страдает рядом существенных недостатков, к числу которых относятся:

•  отсутствие видения перспективы в формировании и развитии понятий, знаний об «узловых точках» обогащения понятия;

•        недооценка межпредметных связей в осуществлении этого сложного процесса;

•        недооценка преподавателями и авторами учебников системы упражнений, направленных на усвоение студентами содержания понятий, а также связей и отношений между понятиями;

•        недостаточная работа по выработке у студентов мыслительных операций, необходимых для усвоения понятий.

Психолого-дидактический анализ процесса усвоения студентами научных понятий приводит к выводу об исключительно важной роли в формировании понятий, организации активной познавательной деятельности по овладению понятиями на всех этапах процесса их формирования и развития.

Одной из главных задач организации учебного процесса с использованием кредитной системы является усиление роли самостоятельной работы обучающегося (СРО), важность которой не вызывает сомнений, поскольку рациональное сокращение объема аудиторных занятий и перенос акцента на самостоятельную работу способствует выработке у обучающихся способностей к самообразованию и саморазвитию, навыкам свободного критического мышления. Для обеспечения высокой эффективности СРС в вузах республики было принято на каждые 2 часа аудиторной работы отводить 12 часов самостоятельной работы студента под руководством преподавателя (СРСП).

Заслуживает внимания педагогов разработка проблемы согласованного формирования у студентов мыслительных операций, необходимых для успешного усвоения понятий. Положительное влияние такого согласования на качество усвоения студентами научных понятий доказано исследованиями.

Для обеспечения решения задачи повышения качества усвоения студентами научных понятий необходимо улучшить профессиональную подготовку преподавателей.

По результатам экспериментального исследования можно сделать вывод, что с внедрением усовершенствованной методики, качество усвоения понятия «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление» у студентов вуза педагогических специальностей повысилось. На основе предложенной методики рекомендуется составить учебно-методический комплекс дисциплины.

Методика формирования у студентов высших учебных заведений педагогических специальностей понятий «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление» в условиях кредитной системы обучения разработана и внедрена в учебный процесс, следовательно, цель дипломной работы достигнута.

Поставленные задачи, такие как проведение анализа состояния проблемы формирования понятий, и разработка методики формирования понятий «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление» у студентов высших учебных заведений педагогических специальностей в условиях кредитной системы обучения считаются полностью выполненными.

Список использованной литературы

1.  Абдыкаримов Б.К проблеме модернизации образования в Казахстане. Вестник Академии Педагогических Наук Казахстана №6 (ноябрь - декабрь), 2005

2.      Базовые степени, справочные материалы, Департамент образования и занятости, Лондон, 2000. Стр. 8.

.        Болонская декларация «О Европейском регионе высшего образования», г. Болонья, Италия, 1999.

.        Болонья 18-19 июня 1999 года Зона европейского образования, совместное заявление европейских министров образования г. Болонья, 19 июня 1999 года.

.        Вестерхайден Д.Ф., Бреннан Д., Маассен П. (1994). Изменяющиеся условия оценки качества. Последние тенденции.

.        Внедрение кредитной технологии подготовки специалистов в Университет «Мирас», Шымкент, 2003.

.        Глобализация образовательного рынка: реформа университетов Центральной Азии: Четвертая ежегодная международная конференция Образовательной сети, 5-6 апреля 2004 г., Алматы.

.        Государственная программа развития образования в Республике Казахстан до 2010 года - Астана, 2004 г.

.        Долженко О.В. Сорбонская и Болонская декларации: Информация к размышлению…/ Вестник Высшей школы: Alma mater - №6, 2000.

.        Интеграция в мировое образовательное пространство: повышение качества обучения в вузах на основе кредитных часов. Алматы - Душанбе, 2004 г. стр. 22

.        Интеграция российской высшей школы в общеевропейскую систему высшего образования: проблемы и перспективы Рекомендации международного семинара, Санкт - Петербург, 2-3 декабря 2002 г. стр. 20-28

.        Карпенко М.П Глобализация образования: возможности и перспективы/ Казахстанско-Российское взаимодействие в XXI веке и вызовы глобализации. Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной году России в Казахстане. - Астана: Издательство КРУ, 2004 - 25-28 с.

.        Конституция Республики Казахстан (статья 30)

.        Концепция развития образования Республики Казахстан до 2015 года/ Казахстанская правда №2612, 2003

15.   Кудышева Б.К. Развитие высшего образования в Казахстане в условиях глобализации/ Информационно- методический вестник Менеджмент в образовании, №2(33) 2004 - 25-31 с.

16.        Кулекеев Ж.А, Пивень Г.Г, Наргужин М.Р. и др. Системы менеджмента качества организаций высшего профессионального образования. Теория и практика. - Караганда: Издательство КарГТУ, 2004 - 356 с.

17.    Менеджмент, маркетинг и экономика образования: Учебное пособие./ Под ред. А.П. Егоршина - Н.Новгород: НИМБ, 2001 - 624 с.

.        О реализации положений Болонской декларации в системе высшего профессионального образования Российской Федерации (Минобрнауки России). Приказ 15 февраля 2005 г., Москва №40.

.        Об утверждении правил кредитной системы обучения в организациях образования, дающих высшее профессиональное образование./ Приказ №753 МОН РК, 9 Фор

.        Образование на основе системы кредитных часов (Система кредитных часов, структура учебных программ и степеней, аккредитация вузов: опыт США). - Алматы, 2004.

.        Основы кредитной системы обучения в Казахстане / Под ред. С.Б. Абдыгаппарова, Г.К. Ахметова, С.Р. Ибатуллин и др. - Алматы, 2003г., 198с., стр. 31

.        Реформа высшего образования в Нидерландах/ Голландский институт в Санкт - Петербурге

.        Татубаева Ш.Т. Методологические подходы к проектированию государственных общеобразовательных стандартов высшего профессионального образования/ Информационно - методический вестник. Менеджмент в образовании, № 2(33) 2004 - 11с. Стр. 45-67

.        Усова А.В. Совершенствование процесса формирования у учащихся научных понятий.- В кн.: Совершенствование процесса обучения физике в средней школе.- Челябинск, 1977, вып.4. стр. 42-51

.        А.В.Усова Формирование у школьников научных понятий в процессе обучения: Издание второе, исправленное. Москва, 2007.

.        Александров Н.В., Яшкин А.Я. Курс общей физики. Т.1.- М., 1978.

.        Владимир Даль, толковый словарь- том III, стр. 287

.        Геворкян Р.Г., Шепель В.В. Курс общей физики для вузов.- М., 1959.

.        Готт В.С, Урсул А.Д. Общенаучные понятия и их роль в познании, Москва 1975.

30.    Джаманбалин К.К., Холин Е.О., Козкина Н.Н.. Лабораторный практикум по физике, 2004 г.

.        Звягин А.Н. Совершенствование процесса систематизации знаний учащихся в средней школе.- Челябинск, 1978.

.        Иванов С.И. Важнейшие помехи полноценному формированию физических понятий у школьников. - В кн.: Совершенствование процесса обучения физике с средней школе.- Челябинск, 1975, вып.2.

.        Кабанова - Меллер Е.Н. Психология формирования знаний и навыков у школьников. - М., 1962.

.        Китайгородский А.И. Введение в физику.- М., 1959.

.        Мамбетакунов Э.М. Анализ усвоения учащимися VI класса понятия «ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление» и система упражнений, направленных на более глубокое его усвоение. - В кн.: Совершенствование процесса обучения физике в средней школе.- Челябинск, 1975 вып. 2., стр. 156

.        Путилов К.А. Курс физики. Т.1.- М., 1963, стр. 135-139

37.    Кудрявцев А.С. Курс истории физики. Москва. 1974. Стр. 100-102

.        Савельев И.В. Курс общей физики. Т.1.- М., 1969.

.        Сарро И.И. Методика работы над понятиями при обучении: XX Герценовские чтения. - Л., 1957.

.        Словарь русского языка, С.И. Ожегов, стр. 559

.        Соколовский Ю.А. Понятие работы и закон сохранения энергии. - М.,1965

.        Тайницкий В.А.Влияние работ по моделированию и конструированию на формирование физических понятий. - В кн.: Совершенствование процесса обучения физике в средней школе. - Челябинск, 1974, вып.4.

.        Усова А.В. «Методика преподавания физики в 7-8 классах средней школы. Москва, «Просвещение» 1990, стр. 271-278

44.    Перышкин-Разумовский. Основы методики преподавания физики. Москва, «Просвещение» 1990, стр. 213

.        Усова А.В., Бобров А.А. Формирование учебных умений и навыков учащихся на уроках физики, Москва «Просвещения», 1988

.        Усова А.В. Анализ усвоения учащимися научных понятий.- В кн.: Новые исследования в педагогических науках, №4 (XVII).- М., 1971.

.        Усова А.В. К вопросу о методике формирования у учащихся физических понятий.- Челябинск, 1970, вып.2.

.        Усова А.В. Развитие понятия «энергия» у учащихся при изучении курса физики средней школы.- В кн.: Вопросы методики формирования физических понятий.- Челябинск, 1970, вып.2.

.        Усова А.В. Роль самостоятельных работ в формировании у учащихся понятий.- В кн.: Вопросы методики формирования физических понятий.- Челябинск, 1970, вып.2.

.        Усова А.В. Типичные ошибки в усвоении понятий учащимися.- В кн.: Вопросы методики и психологии формирования физических понятий.- Челябинск, 1970, вып.1.

.        Усова А.В. Учебные наблюдения и их роль формировании у учащихся научных понятий.- В кн.: Развитие познавательных способностей и самостоятельности учащихся в процессе преподавания физики.- Челябинск, 1970.

52.    Философская энциклопедия, «Наука логики» - Сигети - 4, стр. 311-318

.        Элементарный учебник физики/ Под ред. Акад. Г.С.Ландсберга. Т.1- М., 1971.

.        Яворский Б.М., Детлаф А.А., Милковская Л.Б. Курс физики. Т.1.- М., 1973.

Приложение А

Анкета

«Ток», «заряд», «напряжение», «сопротивление»

1. Какое явление или свойство тел характеризует данное понятие

. Определение

3. Определительная формула (для производной величины - формула, выражающая связь данной величины с другими)

. Какая это величина - скалярная или векторная

5. Единица измерения данной величины

6. Способы измерения величины

7. Связь с другими понятиями

8. Виды данного понятия