Организация лабораторного практикума при изучении физики в вузе

Потребности современного быстро развивающегося общества обращаются в высшую школу с необходимостью коренной реформы в системе подготовки будущих специалистов. Современные выпускники должны быть инициативными, предприимчивыми, уметь определять, выбирать лучшие и оптимальные решения, варианты из тех, что предоставляет им действительность. В современных условиях недостаточно быть просто начитанным и образованным человеком, необходимо творчески реализовывать свои знания и умения для решения старых проблем в новых условиях.

Современный уровень подготовки будущих специалистов требует развития у них исследовательских навыков работы, что можно осуществить в процессе изучения технических дисциплин, методами лабораторного практикума. Современная физика это часть общечеловеческой культуры, характеризующая интеллектуальный уровень общества, степень понимания основ мироздания. Физика по-прежнему сохраняет роль лидера естествознания, определяя стиль и уровень научного мышления человечества. Именно физика наиболее полно демонстрирует способность человеческого разума к анализу любой сложной ситуации, введению языка для описания этой ситуации, выявлению ее фундаментальных качественных и количественных аспектов и доведению уровня понимания до возможности теоретического предсказания характера и результатов ее развития во времени. Важно на ранних стадиях физического образования закладывать у учащихся развитие универсальных навыков исследовательской деятельности к проведению комплексных теоретико-экспериментальных исследований по разработке физических и математических моделей. Именно в процессе изучения физики происходит формирование научного типа мышления, которое является универсальным, обеспечивает объективность результата в любой деятельности.

Процесс изучения курса физики в высшей школе является сложным и многогранным процессом, состоящим из основных направлений: лекционные занятия, практические занятия и лабораторный практикум. Лабораторные работы являются одним из важных звеньев учебного процесса. При изучении курса физики, физических законов и закономерностей, крайне важна экспериментальная работа, экспериментальные исследования. Безусловно, лабораторный практикум в вузе должен быть многоуровневым, содержащим лабораторные работы разного уровня, различающиеся сложностью решаемых предметных и дидактических задач, методикой их проведения. На лабораторных занятиях осуществляется интеграция теоретико-методологических знаний и практических умений студентов в условиях той или иной степени близости к реальной профессиональной деятельности. Именно на лабораторных занятиях в физических лабораториях студенты получают навыки экспериментальной работы, учатся обращаться с приборами, пользоваться измерительными приборами, самостоятельно делать выводы из полученных опытных данных, обрабатывать полученные результаты, пользоваться справочной литературой, и все это, конечно, способствует более глубокому, полному и осознанному пониманию теоретического материала, что необходимо для дальнейшего процесса обучения и самостоятельной работы. Именно лабораторный практикум обеспечивает наиболее благоприятные условия для учебно-исследовательской деятельности, развития творческого потенциала студентов, а также развитие коммуникативных способностей будущих специалистов.

Но, несмотря на важность лабораторного практикума в процессе изучения физики, многое преподаватели встречаются с рядом проблем, основной из которых является отсутствие заинтересованности, пассивности со стороны студентов при выполнении лабораторного практикума. Студенты с нежеланием посещают данные занятия, относятся к ним как к некоторой "халяве", связанной с тем, что на этих занятиях можно ничего не делать, а затем списать полученные данные и результаты лабораторной работы, неосознанно и безынициативно выполняют работы, и что особенно важно, несерьезно относятся к сдаче, защите выполненной лабораторной работы преподавателю. Конечно, мы не захватываем ряд проблем, связанных с материальным обеспечением физических лабораторий в которых осуществляется лабораторный практикум. Безусловно, это немаловажная проблема, но в рамках нашего исследования мы ограничиваемся обсуждением вопроса организации проведения физического лабораторного практикума с методической точки зрения.

На основании вышесказанного, нам кажется целесообразным пересмотр методики проведения физического лабораторного практикума в вузе, необходимо ввести новые методы и методики организации лабораторного практикума, способствующие повышению сознательности процесса изучения физики, повышающие эффективность процесса обучения, и самое главное, способствующие активизации познавательной деятельности студентов и их заинтересованность в данном предмете.

Таким образом, нами была разработана методика проведения лабораторного практикума в высшей школе при изучении курса физики. На наш взгляд данная методика способствует активизации познавательной деятельности студентов, стимулирует их систематическую и регулярную работу в течение всего семестра, способствует развитию навыков работы с учебной и справочной литературой, и что немало важно, развивает умение работать самостоятельно.

В предлагаемой нами методике проведения лабораторных работ были выделены следующие этапы занятия:

• проверочный тест;
• выполнение лабораторной работы;
• оформление лабораторной работы;
• защита лабораторной работы.

В начале лабораторного занятия выполняется проверочный теоретический тест, состоящий из 5 вопросов. Цель проводимого теста заключается в определении степени подготовленности студента к данной лабораторной работе, владение им теоретическим материалом выполняемой работы. Тест должен содержать теоретические вопросы уровня воспроизведения, в которых отражается основное содержание и смысл данной проводимой работы. Подготовка к данному тесту должна помочь студенту в раскрытии смысла проводимого эксперимента, оценить особенности выполняемой лабораторной работы и ее специфику, а также обозначить итоговые результаты эксперимента. Данный проверочный тест можно проводить как в устной форме, так и в письменной, на усмотрение преподавателя. В идеале конечно, если данный тест проводится с помощью компьютерного тестирование, который сразу оценивает подготовленность студента. Данный теоретический тест является своеобразным пропуском к проведению лабораторной работы, если студент показывает плохие результаты по подготовке теоретического материала, он не допускается к выполнению эксперимента. На данный этап занятия отводится от 5 до 15минут.

Затем у каждого студента проверяется наличие бланка лабораторной работы, который представляет собой план-конспект лабораторной работы со всеми основными таблицами, законами и графиками. При отсутствии бланка лабораторной работы студент также не допускается к выполнению работы. Данное требование вводится в основном, для экономии времени при выполнении лабораторной работы.

Следующим, основным этапом занятия является выполнение работы. Группа студентов разбивается на пары по 2 - 3 человека (число студентов в группе может варьироваться от 2 до 5 человек, в зависимости от количества проводимых работ и от общего числа студентов в группе). Но мы бы порекомендовали не создавать группы студентов для выполнения лабораторной работы более 5 человек, в этом случае вероятность, что кто-то из студентов будет бездельничать очень велика. Таким образом, разбив студентов на группы, они приступают к выполнению лабораторного эксперимента согласно предписанием данной лабораторной работы. В зависимости от сложности выполняемой лабораторной работы обычно на данный этап занятия выделяют от 30 до 40 минут рабочего времени.

Следующим этапом лабораторного занятия является оформление работы, проведение соответствующих расчетов, построение графиков (если это определено в задании проводимого эксперимента), подведение и оформление выводов. Оформление лабораторной работы производится каждым студентом индивидуально, в специальной тетради, в которых выполняются только лабораторные занятия. На этот этап занятия отводится до 15 минут рабочего времени. После выполнения и оформления, лабораторная работа сдается на проверку преподавателю.

Заключительным этапом занятия является защита лабораторной работы. Данный этап занятия проводится в виде индивидуальной беседы между преподавателем и студентом. Собеседование может проводиться также в виде тестирования, или в форме устного собеседования, или письменного опроса. Выбор той или иной формы контроля главным образом определяется количеством студентов в группе, общей подготовленностью студентов, уровнем развитых навыков и способностей студентов. Следует отметить, что данный этап лабораторного занятия является самым напряженным и интенсивным, так как за небольшой промежуток времени преподаватель должен оценить степень усвоения студентом лабораторного материала, определить уровень понимания изученного материала, выявить недостатки и пробелы в знаниях студента по данной тематике. А также проверить произведенные вычисления в соответствии с требованиями выполняемой работы, оценить правильность сформулированных выводов по окончанию эксперимента. Конечно, такую защиту лучше проводить в виде компьютерного тестирования, по окончании которого студенту выставляется итоговая оценка за выполнение данной лабораторной работы. В случае, если такой возможности нет, можно провести устную беседу со студентом, которая может состоять в виде теоретических вопросов на основные законы, закономерности и формулы, на основании которых проводится данный эксперимент, или же в подтверждение которых проводилась данная лабораторная работа. По окончанию защиты лабораторной работы преподаватель определяет, сдана или не сдана данная работа, выставляет оценку согласно требованиям вуза. В случае, если студент не защищает выполненную работу, ее сдача переносится на следующее лабораторное занятие, и на усмотрение преподавателя и по желанию студента, следующее занятие студент может начать не с проверочного теста к новой лабораторной работе, а с защиты старой, не сданной лабораторной работы. Накопление студентом несданных лабораторных работ ведет к понижению возможности получения вовремя зачета по физике, и соответственно к невыходу студента вовремя на экзаменационную сессию.

В заключение студенты получают домашнее задание, которое состоит в названии следующей лабораторной работе, указывается список литературы, которую необходимо изучить к следующему лабораторному занятию.

Таким образом, разработанная нами методика (таблица 1) проведения лабораторных работ создает эффективные условия для стимуляции приобретения знаний, заставляющее студентов во время семестра систематически изучать теоретические вопросы дисциплины, регулярно готовиться к занятиям. Конечно, данная методика ведет к дополнительной нагрузке преподавателя, поскольку в достаточно ограниченный промежуток времени преподаватель должен оценить каждого студента индивидуально.

Таблица 1