Ректор Московского физико-технического института Дмитрий Ливанов рассказал, что «в последние годы наблюдаем неблагоприятную тенденцию - снижается количество школьников, которые выбирают физику как основной экзамен. За 5 лет - на 30%, а это 50 тыс.человек.Снижается и число профильных физматклассов в школе - на 60% за 5 лет.А физика - это ключевой системообразующий предмет для формирования инженерного мышления». Это наблюдается и в вузах. Физика не стала профильным предметом при поступлении на инженерные специальности, сократилось число часов. Изучение предмета начинается с первого семестра обучения в вузе, причём студенты не обладают хорошими базовыми знаниями по дисциплине. Часто от студентов можно услышать: «мы мало проходили физику в школе», «у нас долго не было преподавателя». Вместо того, чтобы глубоко осваивать институтский курс, приходится детально рассматривать законы Ньютона, законы Ома, цикл Карно и так далее. У некоторых складывается мнение, что так будет всегда – будем сначала повторять школьный курс. Поэтому необходимо найти методы повышения активности обучения по физике.
Вторая проблема, как показали наши наблюдения: часть студентов, поступивших в вуз на специальность «Строительство», очень мало имеют представление о ней. Некоторые поступили случайно («прошли по баллам» и т.д.), поэтому необходимо провести знакомство студентов со специальностью и разъяснить, что физика – это основа инженерного образования [1-3]. «…Изтех, кто любит точные науки, кто занимается физикой иматематикой, вырастают настоящие инженеры, вконце концов. Они вам, нам, стране нужны», - Президент РФ В.В. Путин.
Проблема: низкий уровень активности студентов к обучению и низкая вовлеченность студентов в учебный процесс по дисциплине «Физика».
Цель исследования: провести научно-педагогические исследования по отысканию возможностей повышения активности студентов Иркутского национального исследовательского технического университета (ИРНИТУ) к обучению физике и популяризации специальности «Строительство» с применением метода проекта.
Гипотеза: возможно и целесообразно повысить активность студентов при обучении физике и провести популяризацию специальности «Строительство», используя интеграцию образовательного процесса с научно-исследовательской и технологической деятельностью.
Задачи:
1. Провести анкетирование студентов с целью определить:
- отношение студентов к научной деятельности;
- отношение студентов к получаемой специальности;
- интерес студентов к науке.
2. Разработать практику организации образовательной деятельности, направленную на интеграцию образовательного процесса с технологической и научно-исследовательской деятельностью, реализуемой по методу проекта; провести педагогический эксперимент.
Материалы и методы исследования.
Теоретические методы исследования: анализ научно-педагогической литературы и нормативных документов. Эмпирические методы исследования: наблюдение, анкетирование, опрос, педагогический эксперимент.
Результаты исследования и их обсуждения
1. Входное анкетирование
Начало обучения студентов первого курса всегда происходит параллельно с процессом знакомства с вузом и внедрения в студенческое общество. Изучение дисциплины «Физика» должно начинаться с проведения вводного занятия, одной из целей которого является поднять интерес студентов к изучаемой дисциплине. Важную роль в структуре организации образовательного процесса играет знакомство преподавателя со студентами. Мы рассмотрим смешанный способ организации образовательного процесса, когда один преподаватель проводит лекции у всех учебных групп одного института в дистанционном формате в режиме реального времени с использованием электронного образовательного ресурса Moodle [4; 5]. Практические и лабораторные работы проводятся в очной форме. Преподавателю важно оценить знания студентов по дисциплине и получаемой профессии, определить уровень заинтересованности и вовлеченности студентов в научную деятельность. Обе задачи могут быть решены путём тестирования и анкетирования студентов. При рассматриваемом способе организации занятий оптимальным является использование элементов электронного образовательного ресурса Moodle. Учебное тестирование проводится по стандартной методике. Итогом является выделение «пробелов» знаний по разделам и формирование у преподавателя сведений об общем уровне владения дисциплиной студентами. Понимание вовлеченности студентов в научную деятельность со школьного периода и желание продолжать заниматься ею, а также владение студентами информацией о строительной специальности позволяет преподавателю оценить интересы студентов и правильно организовать работу по популяризации и агитации к проведению научных исследований. Позволяет правильно преподнести информацию об этапах, структуре, методах и способах проведения научных исследований, при необходимости прибегнуть к проведению расширенной совместной работы с преподавателями выпускающих кафедр. Работа студентов над собственными проектами необходима для формирования углублённых знаний в рассматриваемой области, ведёт к расширению кругозора у студентов, улучшению профессиональных знаний, повышению интереса как к научной, так и к учебной деятельности [6-8].
Нами было проведено анкетирование 138 студентов 1 курса строительных специальностей ИРНИТУ.
Респондентам задавались следующие вопросы:
Вопрос 1. Занимались ли Вы в школе научными исследованиями (проектная работа)? Да/нет.
Вопрос 2. Интересует ли Вас направление научных исследований? Да/нет.
Вопрос 3. Собираетесь ли Вы заниматься научными исследованиями? Да/нет.
Результаты анкетирования представлены на рисунке 1.
Рис. 1. Диаграмма результатов анкетирования
Результаты анкетирования показали небольшой рост интереса к направлению научных исследований студентов. Такую тенденцию можно оценить положительно, так как обучение в высшем учебном заведении подразумевает научную составляющую. Значительное падение желания реализовать свой интерес в научном направлении можно связать со следующим:
- незнание способов и возможностей организации научной деятельности;
- многообразие тем и направлений, не позволяющих самостоятельно определиться с интересующей областью научных исследований;
- сложность проводимой работы и множество требований для её формирования и представления, что кажется непосильной задачей для студентов;
- дополнительная нагрузка, помимо значительной учебной нагрузки;
- нехватка времени (занятость вне университета; занятость общественной деятельностью в университете).
Направления научных исследований студентов, прежде всего, должны быть связаны со специальностью подготовки обучающегося. Это ведёт к углублению знаний по специальности и увеличивает интерес к будущей профессии. На момент знакомства преподавателя со студентами преподавателю важно понять осознанность выбранного направления подготовки обучающимися для дальнейшей правильной работы по популяризации специальности, а также формирования предлагаемых студентам направлений научных исследований.
С целью получения сведений об интересах студентов в области строительства был проведён опрос. По итогам обработки результатов опроса можно отметить, что порядка ¼ части от общего числа студентов обладает слабой заинтересованностью в овладении специальностью и, следовательно, в общем обучении. Опираясь на сведения опроса, можно сделать вывод о том, что на занятиях требуется проведение воспитательной работы, работы по популяризации специальности и по повышению интереса студентов к обучению в вузе.
2. Адаптация занятий к специальности обучающихся
Под адаптацией в данном случае понимается следующее.
- Большее внимание, по возможности, в лекционном курсе следует уделять разделам, теория которых непосредственно необходима в освоении профильных дисциплин.
- Включение в лекционный курс примеров использования изучаемых физических явлений/процессов/понятий в специальностях обучающихся. Приводит к повышению интереса к материалу курса физики, побуждает к дополнительному самостоятельному изучению темы, расширяет кругозор будущих специалистов.
В качестве примеров теоретического материала в ряде тем эффективным является показ видеороликов изучаемых опытов, явлений и процессов, что приводит к лучшему усвоению изучаемого материала. Также, по нашему мнению, хорошими примерами, наглядно показывающими необходимость изучаемого материала и востребованность строительной специальности, являются сообщения о передовых производственных технологиях на промышленных предприятиях и особенностях строительства таких производств. Нами был проведён педагогический эксперимент с целью проверки поставленной гипотезы. В качестве оцениваемого параметра рассматривается количество студентов, принявших участие в научно-исследовательской деятельности в первом и во втором семестрах. Для оценивания выбран именно этот параметр ввиду того, что предлагаемый подход способствует знакомству студентов с элементами прикладной физики, расширяет кругозор, способствует возникновению интереса к познавательной деятельности и критическому мышлению у студентов, что, в свою очередь, воплощается в научно-исследовательской работе студентов.
В качестве объектов для сообщения на лекции использовались местные возводимые или функционирующие промышленные предприятия. В своей работе использовали следующий способ организации сообщений по описанным темам. В начале семестра преподавателем планируется проведение нескольких непродолжительных презентаций о местных промышленных предприятиях, приуроченных к изучаемой теме по дисциплине «Физика». Первая презентационная работа проводится преподавателем, последующие работы предоставляются для выполнения заинтересовавшимся студентам и совместной с преподавателем презентации на лекции.
По итогам проведения лекций в течение первого семестра проведено анкетирование. Студентам задавался вопрос: «Интересен ли Вам подход обучения, когда студенты имеют возможность выступать с докладом на лекции?». Результаты показали, что подавляющее большинство опрошенных – 98%, оценило положительно способ дополнения курса лекций по физике. Студенты отмечали положительные стороны подхода обучения: «позволяет проявить себя», «позволяет углубить свои знания», «позволяет преподнести материал в интересной форме». Многие студенты изъявили желание принять участие в предлагаемом интерактивном мероприятии.
Результатом педагогического эксперимента является сравнение количества студентов, занимающихся научно-исследовательской работой в первом и втором семестрах – после проведения рассмотренных занятий. В первом семестре в научно-исследовательской работе приняло участие 7 студентов из всех учебных групп. Во втором семестре приняло участие 15 студентов. Данные показатели могут свидетельствовать о том, что рассмотренный приём является эффективным для повышения активности обучения студентов.
Знакомство студентов со структурой научно-исследовательской работы можно эффективно и наглядно проводить на примере лабораторных работ, которые преследует несколько целей: помощь в понимании отдельных разделов физики, приобретение навыков работы с оборудованием и понимание структуры (этапов) проведения эксперимента [9]. Лабораторные работы позволяют студенту понять пользу и необходимость теоретических знаний, получаемых на лекции, формируют представление об эксперименте и тем самым являются базой для дальнейших научных исследований студентов. На кафедре физики ИРНИТУ в лабораторном практикуме включены работы, касающиеся физико-химических методов анализа веществ. Данные методы исследований могут быть применены студентами при разработке тем их научных работ.
Нужно также отметить, что повышение активности студентов к обучению может не проявиться в научной деятельности или проявиться позднее, но быть заметным в учебной деятельности студентов. Поэтому в качестве доказательства поставленной гипотезы произведём сравнение количества студентов, которые успешно освоили материал 1 и 2 семестра по дисциплине «Физика» (выполнили все необходимые задания и получили зачёт в первом семестре и получили положительную оценку за экзамен во втором семестре). В первом семестре успешно освоили материал 63% студентов, во втором 71% студентов. Рост рассматриваемого показателя свидетельствует о том, что студенты стали прилагать больше усилий к обучению во втором семестре.
3. Проведение научно-исследовательской работы студентов
Научно-исследовательская работа студентов оказывает положительное влияние на учебную деятельность студентов и их профессиональную ориентированность. При работе преподавателя со студентами первого курса в научном направлении существует ряд особенностей. Нужно отметить, что сам факт приобщения студентов к науке преподавателем позволяет реализовать личностный потенциал студентов, приводит к созданию научного знания и технологий для применения в сфере производства страны.
Для продуктивного взаимодействия со студентами преподавателю необходимо решить следующие задачи:
- провести работу по популяризации науки среди студентов в рамках вводной лекции, практических занятий;
- рассказать о целях и этапах проведения научных исследований;
- предоставить общую информацию об электронных базах данных научных исследований и познакомить со способами доступа и поиска материала по интересующей теме;
- познакомить с возможностями университета для проведения исследований: наличие и способ доступа в научные лаборатории, информация о выборе руководителя и темах исследования, информация о проводимых научных мероприятиях и преимуществах, предоставляемых тем, кто занимается научной деятельностью;
- предоставить студентам рекомендуемый перечень тем научных исследований по приоритетным направлениям, связанным с направлением подготовки студентов. Необходимо наладить совместную работу с преподавателями выпускающих кафедр. Авторами был налажен механизм взаимодействия преподавателя со студентами через электронный образовательный ресурс Moodle, электронную почту, аудиокоммуникацию и личные встречи;
- подготовить студентов для участия в научно-практических конференциях, на которых студенты имеют возможность представить итоги или промежуточные результаты работы над собственными проектами.
На конференции были представлены следующие интересные проекты: «Новые технологии в архитектурно-строительном проектировании на примере школ Иркутской области», «Рациональность использования экологически чистых и безопасных строительных материалов», «Строительство с применением технологий для сейсмоопасных регионов», «Физика измельчения материалов на примере слюды», «Радиационно стойкие строительные материалы», «Изучение космических лучей в Тункинской астрофизической обсерватории».
В некоторых проектах студентов в качестве объектов исследования, которые представлены на рисунке 2, использовались самые современные здания и сооружения, строительство которых было реализовано в Иркутской области. Такой подход к раскрытию темы имеет высокую эффективность для популяризации строительной специальности и повышения качества профессионального образования ввиду того, что позволяет познакомиться как докладчику, так и слушателям конференции с передовыми строительными технологиями и объектами, возводимыми в Иркутске и Иркутской области.
|
|
|
Рис. 2. Фотографии рассматриваемых докладчиками объектов (слева – ледовый дворец «Байкал», справа – общеобразовательная школа на 1275 мест учащихся)
Формирование научно-исследовательской работы и участие на конференции позволило обучающимся повысить свой интеллектуальный уровень, приобрести представление о способах и возможностях реализации проекта по своей специальности.
Приводим отзывы студентов, участвующих в конференции. Задавался вопрос: «Почему Вы решили участвовать в разработке проекта и что приобрели при его реализации?». Студенты отметили, что участие в разработке проекта: «…отличный способ уже с первого курса развивать свои профессиональные навыки», «…новый опыт, возможность проявить себя, узнать глубже некоторые материалы физики и строительных материалов», «…возможность узнавать новую информацию с каждым шагом подготовки проекта». При разработке проекта студенты приобрели: «…много новых знаний в сфере строительных материалов и физических методов исследования, углубился в тему и приобрёл множество полезной в моей профессии информации», «…необходимые в будущем фундаментальные знания: как организовать научно-исследовательскую работу, как правильно структурировать работу, оформлять, как пользоваться научной литературой, выступать на публике», «…полезную для дальнейшего обучения информацию по своей специальности. Научилась производить поиск и подготовку информации по разрабатываемой теме».
Для определения мнения студентов о предмете «Физика» как о фундаментальной основе для освоения профессиональных знаний задавался следующий вопрос: «Необходимо ли Вам изучать физику для освоения строительной специальности?». Подавляющее большинство респондентов представили ответ «да» на задаваемый вопрос. Студенты указали следующие пояснения к ответу: «Физика помогает мне в освоении теоретической механики и сопротивления материалов», «…есть предметы, в которых необходимо знание законов физики», «…это базовая дисциплина, которую должен знать каждый инженер-строитель».
Таким образом, участие студентов в разработке научно-исследовательских проектов способствует развитию научного потенциала студентов-участников проектов. Использование тем научных исследований, соответствующих актуальным вопросам строительной области, способствует популяризации специальности «Строительство» среди обучающихся. Организация комплексной работы по взаимодействию преподавателя со студентами в рамках разработки проекта и привлечению обучающихся, не участвующих в разработке проектов, к ознакомлению с результатами исследований их однокурсников в рамках проводимых научно-исследовательских конференций способствует развитию и популяризации науки и дисциплины «Физика».
Выводы
1. Организация образовательной деятельности, направленной на интеграцию образовательного процесса с технологической и научно-исследовательской деятельностью с применением метода проекта способствовала популяризации строительной специальности и повышению интереса студентов к предмету «Физика».
2. В результате организации образовательного процесса с элементами профессиональной направленности студенты получают новые знания в области строительства и прикладной физики.
3. При разработке проектов студенты развивают личностный потенциала и овладевают профессиональными компетенциями. Формируются направления для саморазвития.
4. Повышается интерес студентов к учебной и научно-исследовательской деятельности, что способствует лучшему усвоению информации, что впоследствии должно способствовать повышению качества инженерного образования.