В статье рассматривается формирование графической культуры при проведении лабораторного физического практикума.
Ключевые слова: физические закономерности, графики.
Непреложной функцией интеллектуальной деятельности современного инженера является оперирование образными графическими, схематическими и знаковыми моделями объектов или явлений, позволяющими в абстрактной, символической форме выражать взаимооднозначное соответствие объектов и их символических представлений [1]. Следовательно, при изучении физики в военном вузе необходимо развитие у курсантов пространственного воображения, повышение технической эрудиции, формирование знаний и умений графического представления физических закономерностей.
Актуальным остается дополнение геoметрографичеcкого компонента в становлении профессиональной культуры специалиста, особенно в «контексте неразрешенных противоречий между реальной низкой результативностью довузовской подготовки, традиционно сложившейся моделью геoметрографичеcкой подготовки и утвердившимся новым типом профессиональной деятельности инженера с преобладающей ориентацией на развитие профессиональной компетентности, предполагающей формирование дивергентного мышления, способностей к поиску нестандартных решений, профессиональной мобильности и прочее» [2].
Дисциплина «Физика» относится к категории самых сложных учебных предметов для изучения. Она является научной базой создания и функционирования различных видов военной техники и вооружений, поэтому формирование графической культуры требует пристального внимания при подготовке военных специалистов.
Наглядно-графическая деятельность курсантов при изучении физики — это самостоятельная работа обучающихся с готовыми изображениями или составление графических объектов. Дидактическими функциями этой деятельности являются: 1) развитие визуального мышления; 2) осознание сязи между понятиями; 3) визуализация мышления; 4) перенос знания между предметными областями.
Графическая деятельность включает в себя работу с мелом у доски, записи и схемы в тетрадях, работу с презентациями, изготовление плакатов, макетов, действующих физических моделей и прочее. Значит, овладение курсантами на занятиях графическими приемами становится необходимым.
Основная роль графического метода при изучении физики сводится к иллюстрации физических явлений и законов, привлечении внимания обучающихся к изучаемому вопросу. Можно утверждать, что именно применение графиков при решении практических задач и при обработке результатов измерений является необходимым условием осознанного усвоения учебного материала, выработки более чёткого понимания физических закономерностей. Графическое представление физического процесса делает его более наглядным и тем самым облегчает понимание рассматриваемого явления, способствует развитию абстрактного мышления, интуиции, умения анализировать и сравнивать, находить более рациональный способ решения задач. Он хорошо применяется на практическом занятии и лабораторной работе.
Практические занятия проводятся в целях выработки практических умений в анализе физических процессов и явлений, приобретения навыков в решении задач. Нет ни одной физической задачи, которую нельзя было бы сопроводить графическим объектом при анализе условия поставленной задачи, позволяющих облегчить ход рассуждений. Однако из каждого правила есть исключения, где сложно применить графический объект. Вместе с тем использование упрощенной физической модели в виде схем является доступной иллюстрацией для восприятия теоретического материала.
Аккуратно выполненное графическое представление условия конкретной физической задачи — прием изучения физики, позволяющий раскрыть физическую суть задачи, представить способ ее решения, сформировать собственные умения курсантов практического применения теории.
Другим видом аудиторных занятий являются лабораторные работы, целью которых является освоение курсантами научно-теоретических положений тем на практике. Они способствуют овладению методологией прямых и косвенных измерений величин и привитию навыков работы с лабораторным оборудованием, обработки результатов.
В физическом практикуме графическими зависимостями пользуются в тех случаях, когда необходимы: 1) визуализация физических закономерностей, так как табличный способ не выявляет характерных особенностей изучаемых объектов; 2) проведение сравнения экспериментальных и теоретических значений; 3) интерполяция с целью определения промежуточных значений аргумента, измерения которых не проводились; 4) графическая экстраполяция графической зависимости, меняющегося по линейному закону, с целью определения искомой величины, лежащей за пределами проведенного инструментального лабораторного измерения.
При построении графиков в нашем практикуме используется три типа масштаба: 1) линейный; 2) полулогарифмический; 3) логарифмический.
В лабораторном физическом практикуме дается алгоритм построения графических закономерностей и осуществления анализа полученных графических зависимостей. Прежде всего, делается акцент: 1) на простоте масштаба, который должен быть элементарным и кратным имеющимся экспериментальным данным; 2) на единицах измеряемой величины; 3) на возможности выбранного масштаба для определения различных точек графика; 4) на недопустимости нанесения на координатные оси точек, отражающих значения самих измеряемых величин.
Перечислим основные возможности работы с графиками: 1) повышение наглядного восприятия физических закономерностей; 2) определение неизвестного параметра; 3) нахождение любого значения по полученному графику; 4) составление таблицы значений соответствующих физических величин по их графической зависимости; 5) объяснение особенностей протекания физического процесса, представленного графически; 6) проведение анализа различия между экспериментальными данными и имеющимися табличными значениями физических величин; 7) устанавление количественной закономерности между физическими величинами вплоть до составления формул.
При сдаче лабораторной работы отчеты по их выполнению оцениваются грамотное физическое и математическое содержание, аккуратность изображения схем экспериментальных установок, рациональность вычерченных физических зависимостей. Требовательность к построению физических закономерностей связана с тем, что в ряде работ по графикам следует определить какую-либо величину (например, ширину запрещенной зоны в работе «Изучение электропроводности металлов и полупроводников», величину критического тока в работе «Изучение электромагнитных явлений»).
Для оценки уровня развития наглядно-гарфической деятельности обучающихся двух специальностей после выполнения работ физического практикума в конце двух семестров мы провели добровольное анкетирование, результаты которого представлены в таблице 1.
Таблица 1
Результаты анкетирования «Умение работать с графиками»
|
Период |
Выбор масштаба, % |
Нанесение единиц измерения, % |
Построение графика, % |
Недопустимость нанесения всех значений, % |
Определение значений по графику, % |
|
1 семестр |
25 |
40 |
45 |
10 |
65 |
|
2 семестр |
90 |
87 |
93 |
85 |
94 |
Как видно из таблицы, наглядное восприятие исследуемых физических закономерностей у курсантов повысилось. В таблице 2 представлены результаты формирования наглядно-графической деятельности обучающихся.
Таблица 2
Формирование наглядно-графической деятельности обучающихся
|
Критерии |
Результаты |
Анализ результатов |
|
Изменение репрезантивной системы |
Рост визульного способа получения информации (на 38 % к концу второго семестра) |
Предметные : формирование представлений о физических законах, протекающих на объекте профессиональной деятельности; овладение понятийным аппаратом и языком физики. Личностные : формирование ответсвенного отношения к изучению физики; готовности курсантов к саморазвитию и самообучению на основе мотивации; рефлексия. Межпредметные : устанавление аналогии; уменение классифицировать физические процессы, протекающие на объекте профессиональной деятельности; самостоятельный выбор критерия для классификации; устанавление причинно-следственных связей; построение логических рассуждений и умозаключений; умение делать выводы; умение создавать, применять и преобразовывать знаки, символы, модели для решения поставленных задач. |
|
Изменение числа курсантов к восприятию графической культуры |
С высокой способностью рост на 10 % |
|
|
Со средней способностью рост на 4 % |
||
|
Сформированность знаний |
Повышение среднего балла на промежуточной аттестации во 2 семестре по сравнению с 1 на 1,5 %. |
|
|
Владение практическими навыками работы с графическими объектами при изучении физики |
Повышение уровня владения во 2 семестре по сравнению с 1 на 1,3 %. |
Таким образом, наглядно-графическая деятельность курсантов как самостоятельная работа с графическими объектами способствует развитию визуального мышления, более глубокому восприятию теоретического материала по физике на основе межпредметных связей, формированию личностных результатов освоения учебной программы.
Литература:
1. Лунегова В. В. // Вестник ЮУрГУ. Серия «Образование. Педагогические науки. 2018. Т.10. № 1. С. 47–54.
2. Лагунова М. В. Теория и практика формирования графической культуры студентов в высшем техническом учебном заведении: дис.... д-ра пед. наук. Н. Новгород, 2002. 564 c.
