Деятельностный аспект обучения физике в техническом вузе (стр. 5 )

Принято структуру запаса усваиваемой новыми поколениями информации, в частности, по физике, представлять в виде модели, состоящей из медленно меняющегося со временем ядра фундаментальных знаний, и подверженной быстрым изменениям в связи с прогрессом техники и новыми технологиями оболочки прикладных вопросов (). Считалось, что «некоторое представление об оболочке главным образом нужно для того, чтобы у студентов не возникло представления о науке как о чем-то совершенно застывшем» (там же). Поэтому в оболочку, включались, в основном, сведения иллюстративного характера, демонстрирующие возможности «полезного» использования изучаемой физической информации.

Иного понимания требует образовательная система по физике в исследовательском техническом университете 21 века, для которого характерен высокой уровень фундаментальных знаний, присущий ранее классическим университетам, с сохранением прикладного характера научно-технических исследований в избранной отрасли производства (, 192). Оболочка информационной модели запаса знаний, отвечающая требованию деятельного овладения научной информацией в соответствии с социальным заказом, представляет собой свод важнейших способов деятельностей научной дисциплины в избранной области инженерной практики. Иной должно быть ядро рассматриваемой модели запаса знаний. Просто отождествлять его с научной картиной мира было бы недостаточным, ибо в сознании человека знания об окружающем мире должны быть представлены не только своим информационным содержанием, но и быть организованными в такой форме, которая открывает возможности их синтетического использования в производстве, бизнесе, управлении и самоуправлении поведением индивидов. (См. параграф 3.5).

Включение предметных деятельностей в обучение в качестве единиц содержания требует их адаптации к задачам и условиям обучения, учета принципов и современного толкования характера учебного процесса, его средств и методов, динамики, а также психологии потребностей и возможностей контингента обучаемых. Предлагаем нормативную предметную деятельность при включении в учебный курс структурировать на уровни и подуровни.

Поясним на примере динамического метода в физике, который в зависимости от образовательной задачи может быть реализован в форме основной задачи кинематики, динамики материальной точки, вращательного движения абсолютно твердого тела и т. д. Уровень рассмотрения основной задачи кинематики может быть ограничен, к примеру, кинематикой материальной точки, реализуемой как кинематика равномерного или равноускоренного движений, которые обозначают соответствующие подуровни осваиваемой предметной деятельности. При необходимости углубления структурирования вводят подуровни второго, третьего и т. д. порядков. Так, в кинематике равноускоренного движения можно выделить подуровни движения по горизонтали, вертикали, параболе. В движении тела по параболе выделяют движение тела, брошенного горизонтально, под углом к горизонту с поверхности земли или с некоторой высоты и другие подуровни формируемой предметной деятельности.

Предметная деятельность совершается в конкретных предметных условиях. Отбираются предметные ситуации, имеющие познавательное или практическое значения. Например, наклонная плоскость, идеальный газ, невесомость и перегрузка в лифте, падение тел в вязкой среде и т. п. Знание структуры типов предметной деятельности необходимо для отбора и включения в обучение учебного материала в соответствии с принципами проектирования () и планирования () учебного процесса.

3.2 Предметная деятельность как систематизирующий

фактор в проектировании учебного курса

Возможности предметной деятельности, как логической основы построения учебной темы, курса продемонстрируем на примере электромагнетизма в общем курсе физики.

Сложности в изучении электромагнитного поля обусловлены рядом причин. Это – многоликость объекта изучения. Наряду с обобщающим понятием электромагнитного поля равноправно выступают его частные формы: поле неподвижных зарядов, стационарные электрическое и магнитное поля, квазистационарное электромагнитное поле, электромагнитные волны и др. Это – сложность объекта изучения, объединившего в себе различные диалектические противоположности: потенциальные и вихревые поля, скалярные и векторные физические величины, частицы вещества и поля, не содержащие веществ, как источников электромагнитного поля.

Изучение теории электромагнитного поля в курсе физики технического университета сопряжено с рядом методических трудностей. Уравнения Максвелла нельзя просто написать. Изучение электромагнитного поля без анализа его частных форм становится формальным, а глубинная сущность уравнений Максвелла не раскрытой и не понятой обучающимися. И в то же время изучение теории электромагнитного поля, как восхождение от частных электромагнитных явлений к наиболее общей форме электромагнитного поля, приводит к ситуации, в которой к моменту, когда, наконец, основные уравнения электромагнитного поля получены и обоснованы, сформулированы идеи Максвелла, вытекающие из рассмотрения наиболее важных электромагнитных проявлений и опытов, оказались уже рассмотренными все важнейшие приложения электромагнетизма. Изложенная теория осталась без своего применения и востребованности в учебном курсе. Другой подход состоит в исходной формулировке (без должного анализа и обоснования) основных положений и идей Максвелла, к которым потом, ликвидируя этот недостаток, приходится вновь возвращаться, сбиваясь при этом фактически на первый путь изучения этого раздела физики. Другие пути изучения электромагнетизма представляют собой компромисс этих подходов, достигаемый, к сожалению, за счет нарушения последовательности в формировании важнейших электромагнитных представлений или разбиения целостного процесса формирования физических понятий и электромагнитных идей на отдельные стороны и свойства.

Эти проблемы возникли потому, что закономерности ряда явлений электромагнетизма могут быть объяснены и раскрыты без привлечения теории электромагнитного поля, другие же, напротив, требуют своего “полевого” осмысления. Заметим, что оба эти подхода имеют объединяющее их начало – методы расчета и конкретные действия, которые представляют собой способы деятельностей с единым объектом – электромагнитным полем. На этой основе – систематизации предметной деятельности по физике с объектами электричества и магнетизма – можно построить методику изучения теории Максвелла электромагнитного поля, лишенную отмеченных недостатков.

Деятельностный аспект изучения электромагнетизма заключается в раскрытии предметных деятельностей с электромагнитным полем в различных случаях и включения их в учебный курс, как элементы содержания образования. Выделение в учебном курсе основных задач электродинамики и методов их решений встречалось и у других авторов ( и др., В. Г Левич). Однако простое их выделение не решает проблему. Только в сочетании с 1) раскрытием физических принципов электромагнетизма, 2) “полевой” трактовкой фундаментальных опытов и законов (), 3) активным использованием представлений и понятийного аппарата электромагнитной теории Максвелла способы предметной деятельности в электромагнетизме превращаются в фактор системного изучения различных состояний единого электромагнитного поля.

Такой курс электромагнетизма начинается традиционно с изучения центрального понятия электрического заряда и фундаментального закона Кулона, в котором заложен принцип суперпозиции электрических сил (полей). Переход от рассмотрения дальнодействия к близкодействию в системе неподвижных зарядов (, 148) приводит к понятиям электрического поля и напряженности его, как характеристики поля в точке. Принцип суперпозиции полей точечных зарядов, представляемый как фундаментальный подход в решении основной задачи электростатики, обобщается на ситсему непрерывно распределенных неподвижных электрических зарядов.

Упоминание об электрическом поле не ограничивается констатацией этого объективного факта, а обсуждаются приемы и методы “полевого” описания нового физического объекта: картина векторных линий, поток и циркуляция напряженности поля, “полевая” формулировка принципа суперпозиции для электростатического поля в форме теоремы Гаусса. Использование этой теоремы для расчета электростатических полей – новый метод расчета электрического поля. Дифференциальная формулировка теоремы Гаусса сводит основную задачу электростатики к решению уравнения Пуассона при заданных граничных условиях. Завершается этот раздел теоретическим обобщением законов электростатики в форме уравнений электростатического поля в вакууме.

Стационарное электрическое поле и протекающий постоянный электрический ток анализируются с различных точек зрения. Молекулярно-кинетическое рассмотрение: хаотическая, и направленная скорости движения переносчиков электричества, концентрация носителей зарядов и др. Гидродинамическая аналогия: сила и плотность электрического тока, объемная плотность электрического заряда, уравнение непрерывности для стационарного тока. Динамическое рассмотрение: действие на движущиеся заряды электрической силы, подвижность носителей зарядов, закон Ома в векторной форме. ”Полевое” обобщение этих законов в виде системы уравнений стационарного электрического поля. Обращается внимание на формальную математическую аналогию задачи о стационарном электрическом поле основной задаче электростатики. Формируя представления о стационарном электрическом поле при протекании электрического тока по проводнику, подчеркивают существование поля снаружи и внутри проводника с током, его потенциальность, распределение зарядов, создающих это поле, и роль в этом источника тока.

Формирование этих представлений неотделимо от выявления условий протекания электрического тока: наличие способных перемещаться по объему проводника переносчиков электричества, существование напряжения на концах участка цепи с электрическим током, электрическое сопротивление проводника и потери энергии при протекании электрического тока. Студентов обучают методам расчета электрической цепи: получение из уравнений стационарного электрического поля законов Кирхгофа, закона Ома для полной цепи и т. д. и их применение.

Подход к изучению стационарного магнитного поля аналогичен подходу при изучении электростатического поля: закон магнитного взаимодействия прямых длинных параллельных проводников с током, магнитное поле как носитель этого взаимодействия электрических токов. Аналогично вводятся представления о силе Ампера и индукции магнитного поля и т. д. С введением понятия магнитного поля начинается “полевой” характер его исследования: замкнутость векторных линий, вихревой источник магнитного поля, рассмотрение циркуляции и потока магнитного поля и формулирование теоремы о циркуляции магнитной индукции по замкнутому контуру и теоремы Гаусса для магнитного поля. Записав уравнения для стационарного магнитного поля в вакууме, переходят к обсуждению и осваиванию деятельностей по решению основной задачи магнитостатики: уравнение Пуассона для векторного потенциала и возможность получения его решения по аналогии с основной задачей электростатики. Расчет магнитного поля на основе непосредственного использования принципа суперпозиции и закона Био-Савара-Лапласа или магнитных полей проводников с токами. Расчет магнитного поля с использованием теоремы о циркуляции.

Изучение нестационарных электрических и магнитных полей начинается с обсуждения закона сохранения электрического заряда (уравнения непрерывности) и теоремы Гаусса в нестационарном случае. Проводя “полевое” рассмотрение этих вопросов, приходим, как и в (А, Д. Суханов, 264), к выводу о наличии в случае изменения электрического смещения со временем электрических токов двух типов: ток, связанный с увеличением заряда на обкладках рассматриваемого конденсатора и ток через конденсатор, который обусловлен изменением во времени электрического поля в конденсаторе. Записываем закон полного тока, который осмысливается как уравнение Максвелла для циркуляции напряженности магнитного поля в нестационарном случае. Рассмотрение нестационарного магнитного поля и опытов Фарадея приводит к выводу о существовании вихревого электрического поля, описываемого соответствующим уравнением Максвелла. (Явление электромагнитной индукции, как таковое, здесь пока не рассматривается.) Анализ связи нестационарных электрического и магнитного полей, отраженной в полученных уравнениях, позволяет сделать вывод об их взаимосвязи – электромагнитном поле, написать уравнения Максвелла для электромагнитного поля, дополнить их

уравнением непрерывности и уравнениями материальной среды, получив полную и совместимую систему линейных уравнений для нахождения характеристик электромагнитного поля.

Формирование теории электромагнитного поля Максвелла завершено. Далее в учебном курсе положено продемонстрировать объяснение этой теорией известных (явление электромагнитной индукции) и предсказание новых (электромагнитная волна) явлений. Изучение электромагнитной индукции теперь посвящено рассмотрению ее частных случаев и технических применений, объяснению их. Изучаются приемы и методы решения задач электродинамики в конкретных случаях: квазистационарное электромагнитное поле и явление электромагнитной индукции с соответствующими схемами предметной деятельности.

Изучение электромагнитных волн в курсе физики освещено во многих работах, мы коснемся недостаточно рассмотренного в методической литературе вопроса об излучении электромагнитной волны.

Исключительная важность его для курса электромагнетизма состоит в том, что он позволяет раскрыть всю плодотворность теории электромагнитного поля, созданного Максвеллом. Он должен продемонстрировать еще раз на заключительном этапе плодотворность использования аппарата и методов теории Максвелла для решения конкретных вопросов электромагнетизма. Предлагается рассмотреть излучение электромагнитной волны электрическим диполем, используя вывод магнитной компоненты излучения на основе закона Био-Савара-Лавпласа без привлечении векторного потенциала электромагнитного поля, который изложен автором в (А, В. Купавцев,2001). Здесь мы проводим обсуждение предложенной методики изучения этого вопроса.

Кроме закона Био-Савара-Лапласа, студенты еще раз вернутся к рассмотрению системы непрерывного объемно распределенного электрического заряда, к изучаемому ранее в электростатике вопросу об электрическом поле зарядов на больших расстояниях, к дифференциальным уравнениям Максвелла, которые будут использованы для нахождения проекции компонентов электромагнитного поля волны.

Анализируя получившиеся в итоге выражения, они самостоятельно придут к выводу о существовании ближней (квазистатической) зоны, переходной и волновой зон излучения электромагнитной волны вибратором, сравнят полученные выражения с известными им из изучаемого курса соответствующими формулами для напряженности электрического и индукции магнитного полей в этих зонах. Они вычислят модуль вектора Пойнтинга, среднюю мощность излучения и т. д. Такой подход рассмотрения данного вопроса побуждают студентов обратиться к тем способам предметной деятельности, которые они изучали в курсе.

3.3 Предметная деятельности как основа структурирования

учебного материала

1. Формирование содержания образования осуществляется на трех уровнях: на уровне теоретической концепции содержания образования, на уровне учебного предмета и на уровне учебного материала. Источники формирования содержания образования на уровне учебного предмета и уровне учебного материала одни и те же. Различаются способы использования учебного материала и их функции в обучении (Теоретич. содержание, 55).

Представление предметных деятельностей на уровне учебного материала определяется их функциональной значимостью для решения физических проблем, которые состоят в:

а) установлении величин, описывающих состояние физической системы,

б) составлении уравнений ее движения, описывающих изменение состояния системы во времени и от других параметров,

в) нахождении предусмотренной научным методом нормативной информации об изменении параметров состояния физической системы,

г) вычислении физических величин, допускающих опытное их измерение и сравнение с реально исследуемой системой.

Поясним, как эти функции предметной деятельности могут быть раскрыты в учебном курсе на примере статистического метода в приложении к идеальному газу. Уравнением статистического описания состояния полного хаоса является выражение для плотности функции распределения, обычно, по скоростям молекул. Студенты должны уметь получить выражение для плотности функции распределения молекул по энергии, импульсу и т. д., а также вычислять величины, характеризующие параметры молекулярного движения в газе (среднюю скорость, среднюю энергию и др.). От студентов требуется понимание того, что, статистический метод призван дать рецепт расчета вероятности (в бесконечно малом или конечном) интервалах скоростей, энергий и т. д. В молекулярной физике это означает соответствующую долю молекул. В этом состоит смысл осваиваемой студентами предметной деятельности. В качестве примера деятельности по нахождению значений физических величин, позволяющих сопоставить теоретические зависимости с результатами опытов, предлагается определить давление идеального газа в определенных условиях, произведя вывод основного уравнения молекулярно-кинетической теории идеального газа с использованием распределения Максвелла молекул по скоростям. Ниже приводится тест задания для студентов по данной теме.

Объем азота при нормальных условиях равен 1 см3. зная функцию распределения молекул по модулям скоростей, вывести формулу числа молекул, энергия ε которых заключена в малом интервале dε. Найти среднее и наиболее вероятное значение энергии молекул. Найти число молекул, которые имеют энергию, точно равную ее среднему значению. Какова доля молекул, энергия которых превышает ее среднее значение.

2. Физика (древнее название которой натурфилософия) самым активным образом участвует в осуществлении общенаучной (общетехнической), профессиональной и гуманитарной подготовок и социально-нравственного развития студентов технического университета, организуя такие виды предметных деятельностей по физике, которые имеют внепредметную востребованость. Перечислим виды этих деятельностей.

а) Предметная деятельность, развивающая приемы и методы научения и самообразования с использованием конкретного физического материала. Единая структура формул законов всемирного тяготения и закона Кулона. Состояние «насыщения» в физических процессах и закономерностях: ток насыщения в вакууме, фототок насыщения, насыщение ядерных сил, «насыщение» удельной энергии связи, приходящейся на один нуклон и др. Различие формул определения и зависимостей (законов), первые читаются как алгебраические выражения, вторые передают функциональные зависимости с помощью слов «прямо пропорционально» и «обратно пропорционально».

б) Деятельность по использованию средств фиксации, хранения и предъявления учебной информации. Выполнение рисунков и иллюстраций к условию задачи, к описанию процессов, технических установок, использование блок-схем, графиков, диаграмм, мультипликации, физический эксперимент, модели, макеты, физические приборы, измерительная техника.

в) Деятельность по раскрытию и систематизации знаний: выделение сущностного и второстепенного, осуществление сравнения, анализа, синтеза, обобщение физической информации и т. д. Этой цели отвечает, например, приведенное ниже задание для самостоятельной проработки теоретического материала: выписать из текста учебника свойства и особенности электростатического поля в проводнике, или задание для студентов с ослабленной функцией слуха по подготовке к теоретическому опросу по разделу «Максвелловская теория электромагнитного поля»

Вопросы к теоретическому опросу потеме:

"Максвелловская теория электромагнитного поля."

( Ответы на вопросы представляются в письменном виде. Страницы тетради разделите вертикальной линией на две равные части. В левой половине страницы разместите ответы, относящиеся к электрическому полю, в правой – к магнитному. (В необходимых случаях ответы сопровождать рисунками.)

1). Принцип суперпозиции для электростатического и магнитных полей. Напряженность поля неподвижного точечного заряда и закон Био-Савара-Лапласа.

2а). Определение и физический смысл напряженности и смещения электрического поля, связь между ними для изотропного однородного диэлектрика.

26). Определение и физический смысл индукции и напряженности магнитного поля, связь между ними для изотропного однородного магнетика.

За). Механизм поляризации диэлектриков. Определение поляризованностидиэлектрика. Электрическая восприимчивость.

36). Механизм намагничивания магнетиков. Определение намагниченности магнетика. Магнитная восприимчивость.

4а). Связанный заряд. Связь объемной и поверхностной плотностей и связан ного заряда поляризованностью.

46). Молекулярные токи в магнетика. Связь плотности и силы молекулярноготока с намагниченностью.

5). Неподвижный проводник в электростатическом и неподвижный проводник с током в магнитном полях. Проводник, движущейся в магнитном поле.

6). Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме и диэлектрике. Теорема Гаусса для магнитного поля.

7). Теорема о циркуляции напряженности и индукции магнитного поля. Циркуляции напряженности вихревого электрического и потенциального электростатического поля.

8). Система уравнений Максвелла для электростатического и стационарного магнитного полей.

9). Система уравнений Максвелла для электромагнитного поля.

10). Какие выводы о свойствах и источниках электрических и магнитных полей следуют из уравнений Максвелла?

11). Объемная плотность энергии электрического и магнитного полей. Энергия заряженного конденсатора и катушки с током

г) Деятельность по формированию языка науки и его использованию в обучении данному предмету и другим дисциплинам. Например, деятельность, основанная на использовании функциональной роли формул, логический строй определения понятий, математическое прочтение формул и законов, общенаучный смысл физических понятий и использования физических знаний для раскрытия смысла математических преобразований ( к примеру, операторов градиента, дивергенции, ротора и др.), умение работать с графиками и диаграммами и т. п.

д) Деятельность, направленная на воспитание потребности и навыков самообразования. Активизация занятий по физике, использование методических пособий для внеаудиторной работы студентов, организация аудиторной самостоятельной работы студентов на основе методических разработок (см. параграф 3.6). С их помощью студенты приобретают навыки работы с конспектом лекций и учебником по физике, самостоятельно добывают знания по изучаемой теме, снимается барьер неуверенности в своих силах и пр.

е) Формирование ценностных ориентиров. Физика содержит массу материала, который позволяет решать насущные проблемы сегодняшнего дня: умение осуществлять деятельность, направленную на поддержание баланса в природе, оценивать последствия технических проектов и размещение производств и т. п.

ж) Деятельности, направленные на, воспитание культуры эмоционального восприятия, чувства, сопереживания, личностного отношения. Таких примеров, на которых можно было бы раскрыть этот вид деятельности, в физике много. Много ярких демонстраций, лабораторных опытов. Для примера приведем всего одну иллюстрацию о расчете изменения мощности инфракрасного излучения при увеличении температуры излучения объект 3000 К до 5000 К (. Т.3, 279). Студенты неожиданно обнаруживают, что, несмотря на перемещение максимума излучения в видимую часть спектра, мощность же инфракрасного излучения возрастает в 4,9 раза, что хорошо продемонстрировать на экране монитора.

з) Деятельность по развитию психо-физиологических функций (память, внимание, речь и т. д.) и способностей студентов (См. параграф 3.6).

и) Деятельности, нацеленные на воспитание интереса к научному и техническому исследованию, создание предпосылок к творчеству.

3. Следует отметить особенность представления учебного материала для целей обучения предметным деятельностям по физике.

Учебный материал, представленный в содержании учебников, сборников задач, учебных пособий, является средством непосредственной деятельности обучения, содержит нормы такой деятельности. Предметная деятельность позволяет разрешить данную задачу в едином ключе без противопоставления этих сторон обучения. Всякая единица учебного материала получает дополнительную переработку в соответствии с объективными требованиями процесса обучения, познавательными особенностями обучающихся, психологическими закономерностями мышления и предметно-практического обучения. Помимо своего содержания она должна характеризоваться целостностью, относительной завершенностью, внутренней структурированностью. Единица учебного материала должна отличаться строгой фиксацией заданных условий, исходных посылок, быть очищенной от всего, что не относится к рассматриваемому информационному полю.

Поскольку информация не может существовать сама «в себе», безотносительно к ее использованию в практической и познавательной деятельностях, то она: 1)несет в себе конкретные действия и операции, которые могут с нею выполняться и 2) должна быть представлена в такой форме, которая делает ее возможной для применения в любой момент времени в деятельности конкретных субъектов ( ,279).

Эффективное применение научной и учебной информации зависит от того, в какой мере человек осознает ценность объекта, с которым имеет дело, ценностное отношение к объектам окружающего мира основано на знании, однако не сводится к ним, поэтому научная информация при преобразовании в «единицу» учебного материала дополняется раскрытием ее функциональных свойств и отношений к другим объектам и информационным блокам (, 33).

Выделяются деятельности, которые выполняются с привлечением данного учебного материала. В обучении они наделяются познавательными функциями, ибо выступает в роли конкретных норм деятельности учителя и учащегося. В предметной деятельности учебный материал включается в новые связи и отношения, развивается и фиксируется в виде новых обобщений, новых функциональных понятий. Единица учебного материала, несущая в себе функциональные свойства физической информации и спектр соответствующих предметных деятельностей, вслед за назовем функционально-действенным комплексом, в котором раскрывается не только содержательная сторона физической информации, но и ее функционально-действенное назначение.

В состав такого комплекса входят:

1) содержание информации,

2) исходные посылки, допущения, границы и область и применимости,

3) отношения и связи с другими физическими понятиями и знаниями, информацией

4) действия и операции, производимые с данной информацией,

5) деятельности, в которые включается рассматриваемый учебный материал.

Поясним конкретным примером изучения уравнения Клапейрона-Менделеева для идеального газового состояния. После выяснения физических величин, входящих в это уравнение и условий его применения, изучают связи уравнения состояния с другими физическими величинами: плотностью газа, числом и концентрацией молекул и т. п., а также знакомят обучающихся с действиями и операциями, которые обычно выполняют с уравнением Клапейрона-Менделеева. Использование его для нахождения неизвестного параметра газового состояния. Уравнение Клапейрона-Менделеева записывают для каждого состояния идеального газа (сколько состояний газа рассматривается в задаче, столько получаем уравнений). Делением или вычитанием полученных уравнений Клапейрона-Менделеева можно часто уменьшить общее число неизвестных величин. Завершается изучение этого вопроса выполнением предметных деятельностей с уравнением Кланейрона-Менделеева. В зависимости от целей данного обучения проектируют необходимый перечень таких деятельностей: для смеси однородных и разнородных газов, для газов, находящихся в сосудах, разделенных полупроницаемой для одного из газов перегородкой, для нагнетания и откачки газа из сосудов и др.

Эффективность такого подхода в изучении учебного материала основана на том, что познавательная деятельность учащихся организуется комплексно на основе видов предметных деятельностей, отобранных для данного обучения.

3.4 Система ориентировочных действий субъекта,

как основа управления деятельностью учения

Проблема управления деятельностью учащегося вовсе времена была актуальной проблемой обучения. Опыт деятельности учения у некоторых учащихся складывается самостоятельно, однако чаще для того требуется воздействие управляющих факторов со стороны преподавателя (). Оперативному руководству субъектной деятельностью учения предшествует подготовительная работа преподавателя.

На этом этапе преподаватель структурирует учебный материал по компонентам функционально-действенного комплекса физической информации и проводит учебно-методический анализ формируемой предметной деятельности, в котором определяет: 1)уровни формируемой деятельности, 2)фрагменты деятельностей, которыми владеют обучающиеся, 3)действия и операции, входящие в состав формируемой деятельности. Отбирают: 4)предметные ситуации для рассмотрения, 5)критерии оценок правильности этапов выполнения деятельности, 6)способ проверки полученного результата. Предопределяют 7)познавательную новизну выполняемой деятельности учения. При проектировании индивидуальной деятельности субъекта в обучении проводится анализ проблем и затруднений, с которыми объективно могут встретиться учащиеся при выполнении своей учебной деятельности.

Руководство деятельностью учения заключается в организации выполнения индивидуальной деятельности учения обучающимися, ее мониторинге и необходимой корректировки у отдельных студентов. Оперативное руководство деятельностью учения означает, конечно, вмешательство преподавателя в деятельность обучающегося. В ряде случаев это является необходимым, но всегда ответственным моментом обучения, т. к. неумелое и непродуманное вмешательство, прямая подсказка чаще приводят к обратному результату, к разрушению феномена деятельности учебно-познавательного акта. Смысл оперативного руководства индивидуальной деятельностью учения так определил : «Учитель, как правило, знает, какие процедуры и операции необходимо использовать при решении задачи. Но нужно, чтобы их нашел ученик, а учитель должен создать условия, которые помогут ученику найти эти процедуры и операции» (с. 152).

Индивидуальная деятельность учения – это последовательность больших и малых проблем, объективных и субъективных, встречающихся у учащихся при выполнении ими деятельности учения. Задача оперативного управления ходом этой деятельности со стороны преподавателя состоит в том, чтобы подвести обучающегося к осмыслению стоящей перед ним проблемы, к выделению им неясных вопросов в содержании материала или в осуществлении предметной деятельности по физике, вызвавшей затруднение. Осуществление своей индивидуальной деятельности учащимся, также как и руководство ею со стороны преподавателя, проводится с опорой на ориентировочную основу деятельности учения и ее поэтапную модель, которые, как уже отмечалось, рассматриваются не как структура алгоритма, а как содержание этапов индивидуальной деятельности учения субъекта. Корректирующее действие преподавателя осуществляется в форме методологической помощи, советов, методических рекомендаций, косвенных подсказок, подводящих обучающегося к правильным действиям, исправляющих ход решения учебной задачи. Эти действия преподавателя и обучающихся можно систематизировать и наполнить конкретным содержанием, взяв за основу систему ориентировочных действий субъекта при выполнении своей индивидуальной деятельности учения.

1). Отразите содержание задачи в форме рисунка (рисунков), схемы, графика и т. д., представьте процесс в развитии, укажите и, по возможности, рассчитайте характеризующие его физические величины (даже если это не предусмотрено условием задачи). Вспомните, какие изучаемые ранее модели похожи на рассматриваемый физический процесс или предметную ситуацию.

2). Установите и раскройте значение всех терминов и непонятных слов в условии задачи, восстановите, связанную с ними информацию. Актуализация и рефлексия начинаются вместе с раскрытием обозначенных в условии задачи понятий, с выделения ключевых и значимых слов с восстановления относящихся к ним зависимостей, формул, законов и, вообще, всей известной обучающемуся информации об объекте применительно к данной ситуации, с припоминания выполняемых в подобных случаях действий и операций. Происходит примеривание известных и усвоенных предметных деятельностей и отдельных их составляющих к имеющейся ситуации, подъем имеющихся знаний до уровня осваиваемой деятельности.

Деятельностный подход строит обучение на основе развития актуализируемых знаний, а не ограничивается их простым повторением перед решением задачи. Осмысление условия задачи как бы сопровождается «сомнением» в возможности подобного, попыткой представить, объяснить рассматриваемый процесс и т. п. На этапе рефлексии над знаниями, чтобы активизировать мышление студентов, побудить их к активному исследованию свойств рассматриваемого явления, можно задать интригующий вопрос. Так, в задаче об изменении угла между векторами полного ускорения и скорости точки, лежащей на ободе равноускоренно вращающегося колеса, можно подвергнуть сомнению факт изменения этого угла, что включает студентов в активный процесс анализа своих знаний. Цель рефлексивного анализа знаний – актуализировать имеющиеся знания, проверить и подтвердить их, примерить к новой ситуации, увидеть новые свойства и отношения знаний.

3). При необходимости переформулируйте вопрос задачи, чтобы была полная ясность, какую величину надо найти, наполнить вопрос задачи конкретным содержанием (особенно, если последний представлен в описательной или риторической формах). Очень часто возникает необходимость перевести его на язык математики, конкретной фактуры. К примеру, определение угла – это, как правило, отыскание его тангенса, который представляет отношение каких-то величин (проекций скоростей, импульсов, сил и т. п.). Иногда надо догадаться, что, к примеру, искомое время есть доля периода колебания и т. п.

4). Идею решения новой задачи могут подсказать решенные ранее задачи и вопросы, знание основных задач научной дисциплины и методы их решения, знание общих подходов к решению физических проблем (кинематических, динамических, на основе законов сохранения и т. д.). Наконец, при затруднении можно просто подыскать формулу, в которую входит искомая величина, и на основе которой она могла бы быть найденной.

5). Сложную задачу начните решать с простого ее варианта, опустив при этом некоторые требования условия и превратив ее тем самым в знакомую задачу, которую решали раньше. Решите эту упрощенную задачу, вспоминая приемы, действия и операции решений, после чего вернитесь к заданной задаче.

Для управления индивидуальной деятельностью учения при коллективном характере обучения используются задания, организующие индивидуальную самостоятельную работу студентов. С помощью таких заданий можно проектировать сценарии семинарских занятий по физике. Например, семинар по теме «Явление Холла в металлах и полупроводниках», который приводим в сокращении:

1.Механизм явления. Выполните рис., поясняющий возникновение эффекта Холла в металлической пластине. Укажите направление возникающего поперечного электрического поля. Получите формулу, связывающую электр. и магн. поля. Как напряженность поперечного электр. поля зависит от плотности тока в пластине? От какого размера пластины образца зависит холловская разность потенциалов? Запишите соответствующие аналитические выражения.