Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ФОРМИРОВАНИЕ У СТУДЕНТОВ МОТИВАЦИИ К САМОСТОЯТЕЛЬНОМУ ИЗУЧЕНИЮ КУРСА ОБЩЕЙ ФИЗИКИ

Трунов Г.М. 1
1 ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
В последние несколько лет преподавателям физики вузов приходится сталкиваться с тем обстоятель-ством, что многие студенты плохо усваивают знания курса общей физики. В результате опроса выясни-лось, что некоторые студенты 4-5 курсов технических вузов не могли правильно ответить даже на такой вопрос: «Что такое кВт-ч? Как правильно: кВт/ч или кВтч?». На наш взгляд, такие слабые знания по физике у студентов вузов объясняются тем, что они не приучены самостоятельно получать знания из учебной литературы. Поэтому необходимо уже с первого семестра развивать у студентов побудительный мотив для самостоятельного изучения физики. Для формирования такого мотива предлагается исполь-зовать следующий прием. При изложении раздела курса физики приводится реальная история из жизни известных физиков, шутка или анекдот, связанные с изучаемым разделом. Разработано учебное пособие «Дополнительные задания по курсу общей физики», на которое получен гриф НМС по физике Министерства образования и науки РФ.
побудительный мотив
концепции современного естествознания
физика
самостоятельная работа
педагогический прием
шутка.
1. Деревенский О.Х. История физики, рассказанная курам на смех. - URL: http://nеwfiz.narod.ru.
2. Марченко В. Недоучки с университетскими дипломами // Троицкий вариант. – 2010, № 54. – URL: http://trv-science.ru/2010/05/25/nedouchki-s-universitetskimi-diplomami/.
3. Трунов Г.М. Дополнительные задания по курсу общей физики : учебное пособие. - 2-е изд., испр. и доп. – Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политех. ун-та, 2012. – 67 с.
4. Фейнман Р. и др. Фейнмановские лекции по физике. Вып. 1. - М. : МИР, 1965. – 268 с.
5. Физики шутят : сб. переводов. – М. : Мир, 1966. – 168 с.
6. Физики смеются. Но смеются не только физики. – М. : Совпадение, 2005. – 320 с.

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: 23.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074