Применение методик «умного» и «смешанного» обучения в курсе физики разного уровня



Ключевые слова: преподавание физики, семинары, инновационные интерактивные методики, самостоятельное обучение.

Keywords: physics teaching, educational seminars, interactive teaching methods, self-education.

В настоящее время перед системой образования стоят задачи по интенсивному внедрению инновационных идей, разработке авторских методик обучения и широкому распространению элементов цифрового и дистанционного обучения на всех уровнях средней и высшей школы. Для решения этих задач программа обучения должна быть направлена на переход от способа обучения, в котором обучающийся является де-юре и де-факто объектом воздействия педагога, к учебной деятельности, в которой субъектом де-факто будет сам учащийся или студент. При таком подходе педагог начинает выступать уже в роли организатора и помощника, который способствует созданию условий для гибкого персонализированного обучения. Этот переход не потребует дополнительных усилий по мотивации обучающихся. Учащихся и студентов современных школ, колледжей и вузов называют поколением «найди информацию сам» [1]. Для них более привычно получать новую информацию из Глобальной сети, и быть в курсе всего, что происходит в окружающем мире, именно с помощью Интернета. В русле упомянутого выше перехода функций образования находятся методики «умного» («smart») и «смешанного» («blended») обучения.

«Умное» обучение — этоинтеллектуальное преподавание с новыми образовательными контекстами. Их функциональность связана, прежде всего, с широким использованием учащимися технологий, которые всегда под рукой. «Умное» обучение опирается на основные понятия цифровой педагогики и информационно — коммуникативных технологий (ИКТ).

К ним относят:

— открытые образовательные ресурсы (window.edu.ru, interneturok.ru и др.);

— массовые открытые онлайн курсы (стремительно набирающие сегодня популярность формы дистанционного образования);

— учебные платформы (Google classroom, Moodle,Яндекс диск и др.); электронные учебники и библиотеки; цифровые телекоммуникации (ZOOM, Google meet, Microsoft Teams);

— глобальные социальные сети (YouTube, Instagram, Facebook и др.).

Методика «умного» обучения включает в себя такие принципы образования, как мотивация и самонаправленность; технологичность и насыщенность различными вариативными ресурсами; адаптивность и гибкость; наконец, самоуправляемость и самоконтролируемость [2].

Цель данной методики—сделать процесс обучения более эффективным за счёт переноса образовательного процесса в электронную среду. К технологиям, которые использует эта методика, относят компьютерные программы учебной направленности, образовательные приложения, мультимедиа и различные образовательные платформы, вспомогательные цифровые устройства (smart-доска, smart-экран), и, конечно, ресурсы Интернета. Последние позволяют создать интеллектуальную виртуальную среду обучения с практически безграничными возможностями для всех участников процесса. Образование становится доступным для всех, везде и в любое время.

Другой современной методикой активного образования является «смешанное» обучение. Она наиболее распространена в учебных процессах в ВУЗах. Это образовательная концепция, в которой комбинируют традиционное обучение и дистанционное. Суть данного способа обучения заключается в том, что молодой человек обучается как в традиционном формате, общаясь с преподавателем и сверстниками на аудиторных занятиях, так и самостоятельно, используя современные информационные платформы.

Существуют более 40 моделей смешанного обучения, но, конечно, не все они одинаково эффективны и в достаточной мере апробированы на практике. Выделим из них наиболее общие подходы, некоторые из которых рассмотрены в массовом открытом онлайн — курсе на платформе Coursera [3]:

1. Материал занятия передается устно преподавателем, электронные ресурсы используются лишь как вспомогательный инструмент для самостоятельного закрепления и углубления знаний.
2. На образовательных платформах студенты самостоятельно изучают программу обучающих вебинаров, решают задачи и проходят различные тестирования. Они могут получать консультацию от преподавателя по вопросам, ответы на которые встретили затруднения.
3. Аудиторное и онлайн дистанционное обучение чередуются: сначала студенты осваивают учебный материал самостоятельно, например, с использованием Глобальной сети, затем они закрепляют полученное понимание какой-либо темы вместе с преподавателем в аудитории, и наоборот.
4. С помощью специальных программных продуктов (виртуальных лабораторий) студенты в онлайн режиме ставят модельные эксперименты. Преподаватель контролирует ход работы и, при необходимости, корректирует процесс исследований.

В методике «смешанного» обучения заложены такие образовательные принципы, как [4]:

1. Повышение мотивации. В современном мире молодые люди желают не просто учиться. Они хотят, чтобы это было интересно, интерактивно, креативно и имело практическое применение.
2. Гибкость образовательного процесса и индивидуальный подход. В образовательном процессе могут быть задействованы любые преподаватели и студенты. У преподавателей имеется возможность варьировать темп и объём освоения учебного материала в зависимости от личностных качеств обучающихся.
3. Непрерывность и открытость обучения. Коммуникационные технологии позволяют студентам и педагогам постоянно поддерживать обратную связь, коллективно решать возникающие проблемы.
4. Развитие самостоятельности. Студент может и должен эффективно распоряжаться своим временем, уметь планировать процесс освоения учебного материала и проявлять целеустремленность в получении новых знаний. Если выпускник ВУЗа не имеет навыков самообразования, то ему будет довольно сложно обеспечить себе преимущества в условиях рынка труда с высоким уровнем конкуренции. В период обучения в ВУЗе важно выработать умение самостоятельного обучения у будущего специалиста. Именно активные способы обучения дают возможность более эффективно формировать у студентов навыки самообразования и умения критически оценивать собственные знания и вырабатываемые компетенции.

Преподавание физики имеет свои особенности, без реализации которых затруднительно добиваться устойчивых знаний по предмету. Во-первых, требуется иметь четкие представления исторической картины развития научной дисциплины от классической механики Ньютона до квантовой физики, физики атома, ядра и элементарных частиц в виде логической последовательности шагов познания окружающего мира. Во-вторых, преподаватель физики обязан воспринимать предмет, как стройную единую систему описания фундаментальных законов природы. То есть, в учебном процессе преподаватель должен уметь применять сами методологические принципы физики, а именно:

1. принцип простоты — картина физического явления должна быть наиболее простой, но при этом отражать все важнейшие черты этого явления и допускать дальнейшие обобщения;
2. принцип суперпозиции — результирующий эффект сложного процесса взаимодействия физических объектов равен сумме эффектов от каждого из объектов в отдельности;
3. принцип причинности — существование допустимых границ влияния физических событий друг на друга;
4. законы сохранения как следствия проявлений симметрии пространства и времени;
5. принцип относительности — одинаковая форма физических законов в инерциальных системах отсчета;
6. принцип соответствия — включение в любую новую теорию в качестве предельного случая предшествующей теории;
7. принцип дополнительности и соотношение неопределенностей — ограничения, накладываемые на закономерности макромира, при переносе их в область исследования микрообъектов.

Безусловно, что молодые люди, которые начинают изучать физику, не имеют указанных компетенций. Поэтому лекционные теоретические занятия обязательно должен проводить более опытный преподаватель. В практические и семинарские занятия можно и следует подключать элементы методик «умного» и «смешанного» обучения.

Несколько примеров из собственного педагогического опыта авторов, которые указывают на положительный тренд в достижении дидактических целей конкретных занятий по физике с помощью рассматриваемых инновационных методик. Категории учащихся: 1-е курсы студентов технического колледжа (3 группы по 25–30 человек) и университета (1 группа, 12 человек).

Рассматриваемый раздел — «Физика атома и атомных явлений». По рабочей программе и силлабусу на изучение всего раздела отводилось 6–10 аудиторных (академических) часов.

Темы лекционных занятий (1 академический час):

1. Постулаты и теория Бора для водородоподобных атомов.
2. Трудности теории Бора при описании многоэлектронных атомов. Волны де Бройля и принцип неопределенностей.
3. Принцип Паули и Периодическая таблица элементов.
4. Спонтанное и вынужденное электромагнитное излучение.

Темы практических и семинарских занятий (2 академических часа) были следующие:

1. Опыт Резерфорда по рассеянию альфа-частиц на ядрах атомов.
2. Опыт Франка и Герца — экспериментальное подтверждение дискретности энергетических уровней атомов.
3. Линейчатые спектры атомов.
4. Сплошные спектры испускания и поглощения.
5. Расчет частоты и длины волны испускаемого света при переходе атома водорода из одного стационарного состояния в другое.
6. Принцип работы люминесцентной лампы.
7. Атомная спектроскопия и примеры ее использования в практической деятельности.
8. Устройство и принципы функционирования различных видов современных квантовых генераторов электромагнитного излучения.
9. Применение лазеров в смежных областях науки и техники.

Видно, что на долю семинарских занятий выпадало более, чем вдвое больше учебных часов по сравнению с лекциями. При подготовке к семинарским занятиям в виде докладов-презентаций учащиеся и студенты были свободны в выборе ресурса (учебники, статьи в научных журналах, информация с соответствующих порталов в Интернете и пр.). Они самостоятельно определяли необходимый объем материала и его вид (презентации, видеоролики, плакаты, стенды и т. п.) для формирования логически построенного и законченного по смыслу выступления. Таким образом, доминирующей была та часть работы, которую обучающиеся выполняли без участия преподавателя. В большинстве случаев, активные участники семинаров, пользовались ресурсами Глобальной сети. По существу, именно такая учебная работа включала в себя элементы методик «умного» и «смешанного» обучения. Кроме этого, на семинарах по темам 7 и 9 реализовывалась, так называемая, методика групповой работы (Interactive collaborative learning) [5] . Ее суть заключалась в том, что вся аудитория активно участвовала в одном командном проекте семинара, но группы выполняли различные роли. Помимо основных докладчиков были сформированы группы из числа слушателей. В задачу этих групп входило: сделать короткие выступления по междисциплинарным связкам, которые имеют атомная спектроскопия и лазерные технологии. Работая в разных группах, будущие специалисты учились распознавать ролевую структуру коллективной деятельности, у них формировались навыки по улучшению взаимодействия в команде единомышленников. Конкретная тактика проведения семинарских занятий описана в работе [6].

Основным позитивным результатом рассматриваемых подходов был повышенный интерес, который проявили молодые люди к самому учебному процессу. Более половины учеников и студентов во всех группах попробовали свои силы в роли докладчиков. Причем активное участие приняли, так называемые, отстающие, которые слабо усваивали учебный материал при пассивном проведении занятий, например, по другим разделам физики, для которых элементы инновационных методик не применялись. Известно, что именно недостаточная учебная мотивация является одной из причин слабой успеваемости учащихся. Инновационные методики, элементы которых использовались авторами, оказались для нынешнего поколения студентов более привлекательными, чем традиционные занятия с привлечением учебных материалов в бумажном исполнении.

Относительно успеваемости и качества знаний отметим следующее. Помимо текущих оценок, которые, конечно, могут включать субъективный элемент со стороны преподавателя, обучающие проходили тестирование по вопросам из лекционных и семинарских занятий в период промежуточной рейтинговой и окончательной экзаменационной аттестации. Если по вопросам, связанным с темами из лекций, правильные ответы давали в среднем 20–25 % учащихся колледжа и около 40 % студентов вуза, то для тестов по темам из самостоятельной подготовки, этот параметр достигал уже планки в 50 % для колледжа и примерно 70–80 % для вуза.

Возможности самостоятельной учебной подготовки и самооценки результатов вырабатывают у молодого поколения такие качества, как дисциплинированность и системность в получении новых знаний. Как следствие, более эффективно формируются навыки анализа получаемой информации, вырабатывается опыт грамотного формулирования и отстаивания собственных суждений и выводов, что, безусловно, относится к важным профессиональным компетенциям и навыкам у будущих специалистов в разных областях человеческой деятельности.

Литература:

1. Коатс, Дж. Поколения и стили обучения./Пер. с англ.– М.: МАПДО, 2011.
2. Шакирова З. Х. Самостоятельная работа студентов посредством Smart системы//Современные научные исследования и инновации. № 8, Ч. 1, 2015.
3. Greenberg Brian, Silicon Schools Fund, New Teacher Center, Clayton Christensen Institute USA. Blended Learning: Personalizing Education for Students [Электронный ресурс: массовый открытый онлайн — курс Coursera]. — 2017. — URL: http://coursera.org/learn/blended-learning/ (20/03/2021).
4. Велединская С. Б., Дорофеева М. Ю. Смешанное обучение: секреты эффективности // Высшее образование сегодня, № 8, 2014. — с. 8–13.
5. Shibaev V. Ways of creating effective interaction with students in the process of organizing seminars //Современная педагогика, № 7, 2014.
6. Макаров С. В., Хайтметова Д. А. Повышение роли практических семинаров в технических университетах // Материалы VIII Международной научной конференции «Образование: прошлое, настоящее, будущее». — Краснодар, октябрь 2020. — с. 87–89. URL: https://moluch.ru/archive/338/75773/