Дипломная (вкр): Разработка методики формирования у студентов высших учебных заведений педагогических специальностей понятий электричества в условиях кредитной системы обучения

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.