Введение
В последние несколько лет преподавателям физики вузов приходится сталкиваться с тем обстоятельством, что многие студенты должным образом не подготовлены к изучению курса физики - как основной составляющей дисциплины «Концепции современного естествознания», так и самостоятельного предмета. Это приводит к тому, что некоторые студенты плохо усваивают знания курса общей физики. В работе [1] представлены результаты опроса «среди студентов 4-5 курсов химфака МГУ, МГТУ им. Баумана, МАДИ (Московского автомобильно-дорожного института) и МГСУ (Московского государственного строительного университета). Опросы проводились также среди аспирантов МГУЛ (Московского государственного университета леса), НПО "Энергия", ЦНИИ Машиностроения и МГСУ. Кроме того, анкеты заполнили вчерашние школьники - студенты первого курса МГСУ. Всего было опрошено 80 человек. Из них 10 - бывшие школьники, 43 - студенты 4-5 курсов и 27 - аспиранты» [2].
Все вопросы были на уровне программы средней школы или чуть выше. Хотя даже сам автор [2] подчеркивает, что проведенный опрос не претендует «на удовлетворительную точность результатов», тем не менее, познакомившись с ответами некоторых студентов и аспирантов на предложенные вопросы, можно сделать вывод, что не всем опрошенным студентам можно поставить положительную отметку. Действительно, а какую отметку заслуживает студент-старшекурсник технического вуза, который не может правильно ответить на такие вопросы:
1. Что такое кВт-ч? Как правильно: кВт/ч или кВт´ч?
2. Кипятильник мощностью 1 кВт и напряжением 220 В включили в сеть 110 В. На какую мощность можно рассчитывать?
Автор [2] констатирует, что «практически для всех оказался неподъемным вопрос о том, что такое киловатт-час. Только 9 человек (один из них - вчерашний школьник!) из 80 знают, что это такое. Среди них 3 из 5 - аспиранты ЦНИИМаш. Этот результат удручает. Второй вопрос - про кипятильник - для всех, кроме бауманцев (6 правильных ответов из 11), оказался непосильным. Специалисты с неоконченным и оконченным высшим техническим (университетским!) образованием отвечали (если отвечали) на этот вопрос следующее: «не будет работать, т.к. он на 220 вольт», «будет перегрузка сети, т.к. он на 220 вольт», «мощность будет равна 2 кВт», остальные - «0,5 кВт» и даже «мощность не изменится» [2].
На наш взгляд, такие слабые знания по физике у некоторых студентов вузов объясняются тем, что они не приучены самостоятельно получать знания из учебной литературы.
Поэтому, для того чтобы студент получил надежные знания по физике, необходимо уже с первого семестра развивать у него побудительный мотив для самостоятельного изучения физики.
Для формирования такого мотива предлагается воспользоваться приемом, который применил Р. Фейнман при изложении темы «Движение» [4]. Он сначала приводит анекдот:
«Полицейский останавливает машину и говорит женщине, сидящей за рулем: "Мадам, Вы нарушили правила уличного движения. Вы ехали со скоростью 90 километров в час". Женщина отвечает: "Простите, это невозможно! Как я могла делать 90 километров в час, если еду всего лишь 7 минут!"», а затем рассматривает все трудности, с которыми приходиться сталкиваться при определении скорости (средней, путевой, мгновенной).
На наш взгляд, эффективным средством, позволяющим сформировать побудительный мотив у студентов для самостоятельной работы по заданной теме, является такая форма домашнего задания. Каждому студенту выдается листок с несколькими реальными историями, связанными с известными физиками, или анекдотами, относящимися к различным разделам физики. Студент, прочитав предложенные тексты, должен их прокомментировать, что
потребует от студента самостоятельной работы с учебниками и справочниками.
Приведем несколько примеров таких заданий.
1. Студент, прочитав историю [5]:
«Как-то Рентген получил курьезное письмо: незнакомый просил его прислать несколько рентгеновских лучей, объяснив как ими пользоваться. Оказалось, что у него в грудной клетке застряла пуля, но приехать к Рентгену он не может из-за нехватки времени. Рентген был человек с юмором и ответил на письмо так: "К сожалению, икс-лучей у меня сейчас нет. К тому же пересылать их - дело весьма сложное. Сделаем так: пришлите мне вашу грудную клетку"», должен самостоятельно проработать и законспектировать раздел «Рентгеновское излучение и его спектры».
2. Выполнение задания, связанного с комментариями к высказыванию известного немецкого физика Макса Лауэ, который отметил связь периода колебаний с силой тяжести следующим образом [3]:
«Маятниковые часы - это не просто ящик, который вы покупаете в магазине;
маятниковые часы - это тот ящик, который вы купили вместе с самой Землей»,
также окажет положительное воздействие на формирование у студента интереса к самостоятельному изучению разделов курса физики.
3. Студент, ознакомившись с историей [3]:
«Лаплас присутствовал на первой публичной демонстрации опыта Ампера. Публика уже расходилась, и Лаплас у выхода стал ждать ассистента... хлопнул его по плечу и, пристально глядя на него, спросил: "А не вы ли это, молодой человек, подталкивали провод?"», должен не только изучить раздел «Закон Ампера. Взаимодействие параллельных токов», но еще дополнительно придумать и решить 1-2 задачи, связанные с изучаемой темой.
Кроме историй, связанных с физиками, студентам предлагается решить качественные задачи, решение которых требует знание теории. Например, при решении следующих задач:
«Что тяжелее, тонна сена или тонна железа?»;
«Как определить, какой из двух непроградуированных термометров показывает большую температуру?»;
«Для того чтобы молоко «не убежало», на дно кастрюли с молоком кладут "сторож", который начинает стучать по дну кастрюли с молоком перед тем, как оно закипит. Объясните дребезжание "сторожа"», студенту необходимо не только дать правильный ответ, но и представить его в развернутом виде.
На основании опыта использования в учебном процессе соответствующих заданий, которые развивают у студентов мотивацию к самостоятельной работе, нами было разработано учебное пособие «Дополнительные задания по курсу общей физики», на которое получен гриф НМС по физике Министерства образования и науки РФ [3].
Это пособие содержит традиционные для курса общей физики главы и разделы, в которых соответствующим образом подобраны занятные истории, анекдоты, ответы «нерадивых» студентов, высказывания знаменитых физиков, многие из которых были ранее напечатаны в сборниках [5; 6] или заимствованы из Интернета [1]. Преподаватель дает задание студентам прокомментировать тексты, связанные с изучаемой темой курса физики. Все комментарии к текстам из пособия [3] студенты должны записать в отдельную тетрадь без использования компьютерных технологий.
Для студентов тех специальностей, в которых физика входит в состав дисциплины «Концепции современного естествознания», предлагается ответы к заданиям из вышеуказанного учебного пособия скомпоновать по разделам курса физики, чтобы получился своеобразный «учебник по физике», написанный самим студентом. Алгоритм написания такого «учебника» следующий. Студент распечатывает следующий текст:
Главе 1. Механика.
1.1. Системы отсчета. Относительность движения.
Известный физик-теоретик Е.Л. Фейнберг вспоминает, что однажды И.Е. Тамм, лауреат
Нобелевской премии по физике, сказал ему, что если бы Пушкин жил в наши дни, он был бы физиком. И, прочитав наизусть стихотворение «Движение»:
Движенья нет, сказал мудрец брадатый.
Другой смолчал и стал пред ним ходить,
Сильнее бы не мог он возразить;
Хвалили все ответ замысловатый,
Но, господа, забавный случай сей
Другой пример на память мне приводит:
Ведь каждый день пред нами солнце ходит,
Однако ж прав упрямый Галилей,
добавил с восхищением: «Какое понимание относительности движения, недостоверности очевидного!».
После напечатанного текста следует написанный от руки комментарий студента к стихотворению «Движение». Далее следуют разделы: 1.2. Кинематика; 1.3. Динамика и другие, тексты из которых комментируются студентами. После «Механики» следует другой раздел курса физики, и студент распечатывает текст нового раздела:
Глава 2. Молекулярная физика и термодинамика.
2.1. Молекулярно-кинетическая теория
Американский физик Р. Фейнман, лауреат Нобелевской премии 1965 года, выделил особую роль молекулярно-кинетической теории следующим образом: «Если бы в результате какой-то мировой катастрофы все накопленные научные знания вдруг оказались бы уничтоженными и к грядущим поколениям живых существ перешла бы только одна фраза, то какое утверждение, составленное из наименьшего количество слов, принесло бы наибольшую информацию? Я считаю, что это - атомная гипотеза: все тела состоят из атомов - маленьких телец, которые находятся в непрерывном движении, притягиваются на небольшом расстоянии, но отталкиваются, если одно из них прижать плотнее к другому. В одной этой фразе содержится невероятное количество информации о мире, стоит лишь приложить к ней немного воображения и чуть соображения».
После напечатанного текста следует комментарий студента, написанный от руки.
Далее следуют задания и комментарии по другим разделам курса физики: Глава 3. Электричество и магнетизм; Глава 4. Колебания и волны; Глава 5. Оптика; Глава 6. Элементы атомной и ядерной физики. В конечно счете из комментариев к текстам из глав 1-8 и ответов к задачам получается своеобразный «учебник по физике».
В конце семестра преподаватель проверяет «учебники физики», написанные студентами. При этом учитываются полнота комментариев к тестам и ответов к качественным задачам, аккуратность самих записей. В частности, рассмотрим такой пример. Студент должен прокомментировать такую ситуацию:
«Профессор: В каких единицах измеряется давление?
Студент: В миллиметрах ртутного столба.
Профессор: А в СИ?
Студент: В метрах ртутного столба».
Если студент просто исправит неправильный ответ - напишет, что давление в СИ измеряется в паскалях (1 Па) - будет одна оценка. Если студент укажет не только правильно единицу давления в СИ, но и дополнит свой ответ информацией из других источников (например, из Интернета): «Блез Паскаль повторил опыт Торричелли во внутреннем дворике стекольного завода в Руане с двумя длинными трубками, одна из которых была наполненная вином, а другая - водой, и получил результаты, предсказанные Торричелли», то такой ответ будет оценен по-другому.
В заключение необходимо отметить, что выполнение заданий из вышеуказанного учебного пособия позволяет «слабому» студенту научиться самостоятельно работать с учебной литературой, а подготовленному студенту - расширить свой кругозор.
Рецензенты:
Цаплин Алексей Иванович, д.т.н., профессор, зав. кафедрой общей физики, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, г. Пермь.
Тарунин Евгений Леонидович, д.ф.-м.н., профессор, профессор кафедры прикладной математики и информатики, Пермский государственный национальный исследовательский университет, г. Пермь.
Библиографическая ссылка
Трунов Г.М. ФОРМИРОВАНИЕ У СТУДЕНТОВ МОТИВАЦИИ К САМОСТОЯТЕЛЬНОМУ ИЗУЧЕНИЮ КУРСА ОБЩЕЙ ФИЗИКИ // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 3. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=9445 (дата обращения: 11.11.2024).