Дистанционное обучение физике в системе подготовки будущих инженеров к профессиональной деятельности

Работа выполнена на кафедре теории и методики обучения физике факультета физики и информационных технологий

Московского педагогического государственного университета

Дистанционное обучение физике в системе подготовки будущих инженеров к профессиональной деятельности

13.00.02 -теория и методика обучения и воспитания (физика)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора педагогических наук

На правах рукописи

Мирзабекова Ольга Викторовна

Москва 2009

1. Общая характеристика исследования

Дистанционное обучение как форма обучения в настоящее время получает достаточно широкое распространение в системе подготовки инженерных кадров. Внедрение дистанционной формы обучения в образовательный процесс позволяет решить ряд задач, возникающих перед высшими учебными заведениями. К первоочередным среди них можно отнести: 1) обеспечение равного доступа молодым людям к полноценному качественному образованию в соответствии с их интересами и склонностями независимо от материального достатка семьи, места проживания, национальной принадлежности и состояния здоровья; 2) обеспечение гибкости системы образования, выражающейся в ее организации с учетом индивидуального графика занятий обучаемого; 3) обеспечение возможности получения «образования через всю жизнь»; 4) устранение проблем региональных вузов, заключающихся в снабжении регионов квалифицированными инженерными кадрами в соответствии с изменяющейся стратегией развития самого региона. Именно поэтому применение технологий и средств дистанционного обучения в образовательном процессе высших технических учебных заведений находит свое отражение в работах исследователей. В настоящее время выявлены:

· дидактические принципы дистанционного обучения (А.А. Андреев, В.Ф. Гуркин, М.А. Евдокимов, С.Л. Лобачев, В.И. Солдаткин, В.А. Трайнев, С.А. Щенников и др.);

· технологии и модели дистанционного обучения (Е.С. Полат, А.В. Соловов, С.А. Спасский и др.);

· методические основы применения дистанционных технологий при обучении физике (Н.Н. Гомулина, А.И. Назаров, А.О. Чефранова и др.);

· требования, предъявляемые к средствам дистанционного обучения предметным знаниям (Б.С. Гершунский, Е.Г. Захарова, А.П. Ершов, И.В. Роберт, А.В. Смирнов, В.В. Семенов и др.).

Однако анализ современных подходов к организации дистанционного обучения физике будущих инженеров позволил выявить недостаточную разработанность вопросов овладения обучаемыми способами применения физических знаний в их будущей профессиональной деятельности. Кроме того, применяемые при дистанционном обучении физике формы контроля не позволяют оценить, может ли обучаемый выполнить ту или иную деятельность с опорой на полученные знания. Учебно-методические пособия, применяемые при дистанционном обучении физике студентов технических вузов, не позволяют организовать деятельность по применению физических знаний в практически значимых для будущей профессиональной деятельности ситуациях.

На начальном этапе нашего исследования мы предположили, что и при существующих подходах дистанционного обучения физике студенты технических вузов подготовлены к решению профессиональных задач с применением физических знаний.

Обобщение результатов проведенного нами констатирующего эксперимента, в котором участвовали студенты технических вузов России (Астраханский государственный технический университет, Астраханский инженерно-строительный институт), а также ближнего зарубежья (Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева и Туркменский сельскохозяйственный университет им. С.А. Ниязова), позволило констатировать, что знания по физике у будущих инженеров, обучающихся дистанционно, усвоены формально, студенты не умеют их применять к решению профессиональных задач.

В настоящее время накоплен большой опыт подготовки студентов к будущей профессиональной деятельности, в основе которого лежит принцип профессиональной направленности. Реализации данного принципа при обучении физике посвящено достаточно много диссертационных исследований (А.Б. Каганов, А.Я. Кудрявцев, В.В. Ларионов, Р.А. Низамов, Л.В. Масленникова, И.А. Мамаева и др.).

Однако результаты констатирующего эксперимента позволили также убедиться в том, что традиционные пути подготовки будущего инженера к профессиональной деятельности на занятиях по физике не являются достаточно эффективными и переносить их на дистанционное обучение не целесообразно. Необходимо искать новые, эффективные пути организации дистанционного обучения физике студентов технических вузов с учетом их будущей профессиональной деятельности.

Таким образом, было выявлено противоречие между необходимостью формирования у студентов технических вузов, обучающихся дистанционно, методов решения профессиональных задач с помощью физических знаний и существующими методиками решения этой задачи, которые не содержат эффективных механизмов реализации принципа профессиональной направленности при дистанционном обучении физике.

Данное противоречие определяет актуальность исследования и позволяет сформулировать вопрос, составляющий его проблему: как должен быть организован процесс дистанционного обучения физике студентов технических вузов - будущих инженеров, чтобы теоретические знания стали инструментом решения профессиональных задач?

Объект исследования - обучение физике студентов технических вузов.

Предмет исследования - дистанционное обучение физике в системе подготовки будущих инженеров к профессиональной деятельности.

Цель исследования: обосновать и разработать концепцию и методику дистанционного обучения физике студентов технических вузов, применение которой позволит студентам технических вузов научиться применять знания по физике в будущей профессиональной деятельности.

Гипотеза исследования.

Если дистанционное обучение физике студентов технических вузов организовать с учетом их будущей профессиональной деятельности так, чтобы знания, необходимые для выполнения действий, составляющих методы решения частных профессиональных задач, и методы решения задач стали предметом специального усвоения, то:

Ш физические знания, необходимые для решения частных профессиональных задач, будут переведены в действия, входящие в методы решения этих задач;

Ш физические знания сформируются у студентов, обучающихся дистанционно, в виде действий, входящих в обобщенные методы решения частных профессиональных задач и адекватных физическим знаниям;

Ш студенты - будущие инженеры приобретут умение самостоятельно решать практически значимые в их будущей профессиональной деятельности задачи с опорой на физические знания.

Задачи исследования:

1. Выявить состояние проблемы дистанционного обучения физике студентов технических вузов в системе подготовки будущего инженера.

2. Разработать концепцию дистанционного обучения физике студентов технических вузов с учетом их будущей профессиональной деятельности.

3. Разработать модель дистанционного обучения физике студентов технических вузов с учетом их будущей профессиональной деятельности и теоретически обосновать её.

4. Разработать методику дистанционного обучения физике студентов технических вузов, при которой методы решения профессиональных задач стали бы предметом специального усвоения.

5. Проверить эффективность разработанной методики дистанционного обучения студентов технических вузов с учетом будущей профессиональной деятельности обучаемых и подтвердить выдвинутую гипотезу исследования в ходе педагогического эксперимента.

Теоретико-методологическую основу исследования составляют:

Ш исследования, раскрывающие общие вопросы открытого образования и дистанционного обучения (А.А. Андреев, М.А. Евдокимов, С.Л. Лобачев, В.И. Солдаткин, Е.С. Полат, В.А. Трайнев и др.);

Ш научно-методические основы создания и применения информационных и коммуникационных технологий в процессе обучения (Б.С. Гершунский, А.П. Ершов, И.В. Роберт, Е.В. Понамарева и др.);

Ш методические основы применения информационных компьютерных технологий при обучении физике (В.В. Алейников, А.И. Назаров, А.В. Смирнов, Г.В. Ерофеева, В.В. Ларионов, Х. Гулд, Я. Тоболчник и др.);

Ш научно-методические исследования, посвященные вопросам применения мультимедиа-технологий в процессе обучения (Е.И. Бутиков, О.С. Корнилова, Б.Ф. Ломов, Н.И. Рыжова, Р.Уильямсон и др.).

Ш исследования в области дидактики и педагогики высшей школы (А.Б. Каганов, А.О. Измайлов, М.И. Махмутов, С.И. Архангельский, В.А. Попков, А.В. Коржуев, С.Д. Смирнов и др.);

Ш исследования в области теории и методики обучения физике в вузе (С.Е. Каменецкий, Н.С. Пурышева, Д.А. Исаев, В.И. Данильчук, А.В. Усова, Л.С. Хижнякова, А.П. Усольцев и др.);

Ш исследования психологов в области разработки концепции деятельностной теории учения (Л.С. Выготский, С.Л. Рубинштейн, А.Н. Леонтьев, В.В. Давыдов, Н.Ф. Талызина, П.Я. Гальперин и др.).

Ш научно-методические исследования в области реализации идей теории деятельности при обучении физике (С.В. Анофрикова, Л.А. Прояненкова, Н.И. Одинцова, Г.П. Стефанова, И.А. Крутова, О.Н. Попова и др.);

Ш исследования в области реализации принципа профессиональной направленности при обучении студентов вузов (И.А. Володарская, Т.В. Антонова, И.Н. Коновалова, В.В. Ларионов, Л.В. Масленникова, И.А. Мамаева и др.);

Ш исследования в области реализации принципа практической направленности при обучении физике в школе и в вузе (Г.П. Стефанова, Т.А. Твердохлебова, Л.П. Скрипко, И.В. Гавриленкова)

Для решения поставленных задач применялись следующие методы исследования и виды деятельности.

Теоретические: анализ и обобщение результатов научно-исследовательских работ, отражающих предшествующий опыт в области педагогики, психологии и методики обучения предметным знаниям будущих инженеров, в том числе и знаниям по физике; анализ перспективных направлений развития дистанционного обучения физике студентов технических вузов; анализ нормативных документов высшего профессионального образования; изучение методической литературы, раскрывающей возможности создания средств обучения удаленного доступа, использования средств связи в учебном процессе; анализ дипломных и квалификационных работ инженеров, раскрывающих решение профессиональных задач; моделирование деятельности преподавателя физики вуза, осуществляющего обучение будущих инженеров (очное и заочное с элементами дистанционного), конструирование и проектирование методической системы.

Экспериментальные: наблюдение за деятельностью преподавателей кафедр физики вузов, беседы с преподавателями и студентами вузов, наблюдение за учебным процессом, анкетирование, экспертная оценка; экспериментальная работа констатирующего, поискового и обучающего характера; опыт личного преподавания в вузе, в системе дополнительного профессионального образования.

Основные этапы и организация исследования. Исследование проводилось в течение 9 лет с 2000 по 2009 гг. и включало несколько этапов.

На первом этапе (2000-2002 гг.) было проведено изучение состояния проблемы исследования в педагогической теории и практике, был разработан понятийный аппарат, были получены результаты, позволившие определить цель и задачи исследования, выдвинуть гипотезу.

На втором этапе (2002-2005 г.г.) были сформулированы основные положения концепции, разработана модель процесса дистанционного обучения физике будущих инженеров с учетом будущей профессиональной деятельности и выявлены требования к дидактическим средствам удаленного доступа, в том числе обучающего web-сайта по физике. На данном этапе внедрялась методика дистанционного обучения физике студентов технических вузов с учетом будущей профессиональной деятельности обучаемых и разработанные специальные дидактические средства.

На третьем этапе (2005-2009 гг.) проводилась корректировка методики дистанционного обучения физике, программного обеспечения; внедрялись материалы исследования; осуществлялись срезы знаний и умений студентов; формулировались общие выводы по итогам опытно-экспериментальной работы, была оформлена диссертационная работа.

Новизна результатов исследования.

1. Обоснована целесообразность и необходимость применения деятельностной теории учения в качестве теоретической основы для создания концепции дистанционного обучения физике студентов технических вузов с учетом будущей профессиональной деятельности обучаемых.

2. Разработана концепция дистанционного обучения физике студентов технических вузов, реализация которой позволяет так организовать процесс дистанционного обучения, чтобы обучаемыми были усвоены физические знания, необходимые для решения профессиональных задач, и обобщенные методы решения таких задач.

3. Обоснована методика организации процесса дистанционного обучения физике студентов технических вузов, при которой знания, опорные для выполнения действий методов решения частных профессиональных задач, и методы решения профессиональных задач являются предметом специального усвоения, что приводит к новому пониманию принципа профессиональной направленности обучения.

4. Разработана модель дистанционного обучения физике студентов технических вузов с учетом их будущей профессиональной деятельности, которая включает механизмы и ориентиры, разработанные или уточненные в процессе исследования:

· механизм выявления дидактических единиц курса общей физики, содержащих знания, опорные для выполнения действий, составляющих методы решения частных профессиональных задач;

· механизм выбора частной профессиональной задачи, обобщенный метод решения которой целесообразно формировать при дистанционном обучении физике будущего инженера;

· механизм составления конкретных профессиональных задач, решаемых с помощью физических знаний;

· ориентиры для организации специальной деятельности по усвоению студентами, обучающимися дистанционно, физических знаний, необходимых для выполнения всех действий, входящих в состав методов решения частных профессиональных задач;

· ориентиры для организации подготовительного этапа методики дистанционного обучения будущих инженеров обобщенным методам решения профессиональных задач;

· ориентиры для проведения методологического этапа методики дистанционного обучения будущих инженеров обобщенным методам решения задач;

· ориентиры для организации этапа обучения, на котором обучаемые учатся решать профессиональные задачи, используя обобщенный метод их решения.

4. Разработана методика дистанционного обучения физике будущих специалистов инженерного профиля, позволяющая организовать специальную деятельность по усвоению физических знаний, необходимых для выполнения действий, входящих в состав методов решения частных профессиональных задач инженера, и сформировать эти методы в обобщенном виде.

5. Сформулированы требования к программным дидактическим средствам дистанционного обучения, обеспечивающим усвоение будущими инженерами физических знаний в адекватных им видах деятельности и методов решения профессиональных задач.

6. Выявлены ориентиры для разработки обучающего web-сайта по физике, применение которого позволит студентам усвоить знания по физике в профессионально значимых ситуациях и методы решения частных профессиональных задач

Теоретическая значимость результатов исследования состоит в развитии теоретических основ дистанционного обучения физике. В частности:

1. Обосновано, что в качестве теоретической основы дистанционного обучения физике будущих инженеров правомерно использовать положения деятельностной концепции учения.

2. Теоретически обосновано, что дистанционное обучение физике студентов технических вузов должно организовываться с учетом принципа профессиональной направленности. При этом содержание данного принципа уточнено и предполагает, что процесс дистанционного обучения организуется так, чтобы знания, необходимые для выполнения действий, составляющих методы решения частных профессиональных задач инженеров, и методы решения таких задач стали бы предметом специального усвоения.

3. Теоретически обоснована и разработана концепция дистанционного обучения физике студентов технических вузов, положения которой определяют подготовку обучаемых к будущей профессиональной деятельности при дистанционном обучении физике, модель методики и методика дистанционного обучения физике будущих инженеров, позволяющая студентам усвоить знания по физике, опорные для выполнения действий методов решения профессиональных задач, и обобщенные методы решения профессиональных задач, а преподавателям осуществлять текущий контроль при дистанционном обучении физике будущих инженеров; разрабатывать специальные дидактические средства дистанционного обучения физике, основанные на информационных и коммуникационных технологиях, в частности web-сайт по физике для студентов, обучающихся на инженерных специальностях.

4. Создана модель методики дистанционного обучения физике студентов технических вузов с учетом профессиональной направленности.

5. Выявлены и теоретически обоснованы требования к программным дидактическим средствам дистанционного обучения физике студентов технических вузов, учет которых при их разработке позволит обеспечить управление процессом усвоения будущими инженерами физических знаний и методов решения профессиональных задач в соответствии с закономерностями деятельностной теории учения, а также учесть будущую профессиональную деятельность обучаемых.

6. Выявлены ориентиры по разработке обучающего web-сайта по физике как дидактического средства, применение которого позволит студентам усвоить знания по физике в практически значимых ситуациях и методы решения практически значимых в их будущей профессиональной деятельности задач.

Практическая значимость исследования заключается в том, что:

Разработана методика дистанционного обучения физике будущих инженеров, применение которой в учебном процессе позволяет подготовить студентов к решению частных профессиональных задач, применяя физические знания. Данная методика реализована в виде:

1) комплекта дидактических средств для организации лабораторного практикума по курсу общей физики для студентов, обучающихся на инженерных специальностях очно и заочно с элементами дистанционного обучения;

2) программы и содержания специального курса лекций по физическим основам технической оптики для будущих инженеров направления подготовки «Организация и безопасность движения», ориентированного на применение при любых формах организации обучения;

3) сборника задач и рекомендаций по их решению по курсу общей физики по темам «Квантовая физика. Физика атомного ядра» для проведения практических и семинарских занятий со студентами технических вузов;

4) обучающего web-сайта для дистанционного и очного индивидуального обучения будущих инженеров физике с учетом профессиональной направленности обучаемых.

Внедрение созданных учебно-методических материалов и дидактических средств позволяет организовать процесс дистанционного обучения физике студентов технических вузов так, чтобы студенты овладели способами применения физических знаний в своей будущей профессиональной деятельности и обобщенными методами решения профессиональных задач.

Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялось:

· в процессе выступлений и обсуждений на следующих международных, всероссийских, региональных, внутривузовских конференция и семинарах: V научно-практическая конференция «Современная школа: традиционное и новое в обучении и воспитании» (Астрахань, 2002 г.); II, IV, VII, VIII международные научно-методические конференции «Новые технологии в преподавании физики: школа и вуз» (Москва, 2000, 2006-2009 гг.); Всероссийская научно-практическая конференция «Обучение физике в школе и вузе в условиях модернизации систем образования» (Н. Новгород, 2004 г.); II, III Международные научно-практические конференции «Естественно-гуманитарные науки и их роль в подготовке инженерных кадров» (Казахстан, г. Алматы, 2005, 2007 гг.); Итоговая научная конференция АГПУ «Физика. Математика. Информатика» (Астрахань, 27 апреля 2001 г.); 51-я научно-практическая конференция профессорско-преподавательского состава Астраханского государственного технического университета (Астрахань, 2001 г.); II, III Всероссийские научно-практические конференции «Российское образование в XXI веке: проблемы и перспективы» (Пенза, 2006, 2007 гг.); VIII, IX, X Международные научно-практические конференции «Проблемы образования в современной России и на постсоветском пространстве» (Пенза, 2006-2008 гг.); IV Всероссийский научно-практический семинар «Автоматизированные системы управления учебным процессом в вузе: опыт, решения, возможности» (Шахты, 2007 г.); Международные научно-практические Интернет-конференции «Информационные технологии в науке и образовании» (октябрь 2007 г.-март 2008 г., октябрь 2008 г. - март 2009 г.); II, III Всероссийский Семинар «Применение MOODLE в сетевом обучении» (Железноводск, 2008 г.); Пятнадцатая конференция «Математика. Компьютер. Образование» (Дубна, 2008 г.); II Международная научно-практическая конференция «Психолого-педагогические основы профессионального формирования личности в условиях перехода к двухуровневой модели образования» (Пенза, 2009 г.); VIII Всероссийская научно-практическая конференция «Человек. Культура. Общество» (Пенза, 2009 г.).

· через публикацию книг, пособий, статей, научно-методических материалов;

· в процессе личного преподавания автором физики в Астраханском государственном техническом университете, а также ведущими преподавателями кафедр физики вузов Российской Федерации (Астраханский инженерно-строительный институт, Энгельсский технологический институт Саратовского государственного технического университета).

На защиту выносятся следующие положения.

1. Теоретическими основаниями концепции дистанционного обучения физике студентов технических вузов должны служить не только ведущие идеи, принципы, модели дистанционного обучения, но и основополагающие положения деятельностной теории учения.

2. Дистанционное обучение физике студентов технических вузов должно организовываться с учетом принципа профессиональной направленности, новое понимание которого предполагает, что знания, необходимые для выполнения действий методов решения частных профессиональных задач, и методы решения таких задач являются предметом специального усвоения, чтобы подготовить обучаемых к будущей профессиональной деятельности.

3. Содержание подготовки по физике будущих инженеров, обучающихся с применением дистанционных технологий, может быть представлено как совокупность видов деятельности по усвоению элементов физических знаний и обобщенных методов решения частных профессиональных задач. С этой целью могут быть применены механизмы выявления обобщенных методов решения частных профессиональных задач, выявления дидактических единиц курса общей физики, содержащих знания, опорные для выполнения действий, составляющих методы решения частных профессиональных задач; механизм, позволяющий конкретизировать действия, адекватные знаниям, усваиваемым студентами будущими инженерами, обучающимися дистанционно; механизм выбора частной профессиональной задачи, обобщенный метод решения которой, целесообразно формировать при дистанционном обучении физике будущего инженера.

4. Дистанционное обучение физике студентов технических вузов должно осуществляться так, чтобы:

- при изучении каждой темы курса общей физики организовывалась специальная деятельность по усвоению отдельных элементов физических знаний.

- методы решения частных профессиональных задач были получены, осознаны и самостоятельно применены в конкретных ситуациях.

5. Дистанционное обучение физике студентов технических вузов с учетом будущей профессиональной деятельности обучаемых должно осуществляться с помощью дидактических средств дистанционного обучения физике, основанных на информационных и коммуникационных технологиях. Дидактические средства дистанционного обучения физике будущих инженеров должны удовлетворять требованиям обеспечения управления процессом усвоения знаний в соответствии с закономерностями деятельностного подхода в обучении и теории поэтапного формирования умственных действий и понятий, а также учета будущей профессиональной деятельности обучаемых.

6. При организации дистанционного обучения физике студентов технических вузов необходимо организовать обратную связь так, чтобы она обеспечивала возможность отследить: а) выполняет ли обучаемый операции, входящие в действие, в необходимой последовательности; б) выполняет ли обучаемый правильно операции, действия и деятельность в целом.

Структура и объем диссертационной работы.

Диссертация состоит из введения, трех частей (Часть I «Дистанционное обучение в системе подготовки инженерных кадров» (главы 1-2), часть II «Теоретические основы дистанционного обучения физике будущих инженеров с учетом профессиональной направленности» (главы 3-4) и Часть III «Методика дистанционного обучения физике будущих инженеров с элементами профессиональной направленности» (глава 5-6)), заключения, библиографии. Общий объем диссертации 380 страниц, основной текст диссертации составляет 340 страниц. В работе имеется 34 рисунка, 33 таблицы. Список литературы содержит 375 наименований.

2. Основное содержание диссертационной работы

Во «Введении» обоснована актуальность и определены проблема исследования, его объект и предмет, цель, гипотеза и задачи. Выявлены новизна, теоретическая и практическая значимость, сформулированы положения, выносимые на защиту. Приведены сведения об апробации результатов исследования и о публикациях автора.

В первой главе «Проблемы подготовки инженерных кадров и возможные пути их решения» осуществлен анализ проблем высшего инженерного образования, решение которых может быть найдено с помощью внедрения открытой формы образовательного процесса в систему подготовки инженерных кадров. При этом «открытое образование» - это образование, предоставляемое всем желающим без вступительных экзаменов, независимо от их материального положения и территориальной удаленности от учебного заведения с учетом индивидуальных потребностей обучаемых.

На основе анализа возможностей реализации подготовки инженерных кадров в системе открытого образования установлено, что открытое образование в настоящее время и в обозримом будущем может быть эффективно осуществлено при дистанционном обучении будущих специалистов. Поэтому исследование ориентировано на разработку методики дистанционного обучения физике студентов технических вузов с учетом будущей профессиональной деятельности обучаемых.

В настоящее время для организации дистанционной формы подготовки будущих инженеров применяются все известные технологии дистанционного обучения: а) «кейс-технология»; б) TV-технология; в) Интернет-технология, или сетевая технология обучения. Отмечена тенденция роста спроса и применения Интернет-технологий в процессе подготовки инженерных кадров, обусловленная рядом преимуществ, среди которых могут быть выделены такие, как: 1) возможность доступа к информации в любое удобное для обучающегося время суток; 2) возможность организовать процесс обучения в соответствии с потребностями обучаемого; 3) возможность работы над учебным материалом неограниченное время; 4) осуществление обратной связи между обучаемым и преподавателем с меньшими материальными затратами в отличие от TV-технологии; 5) возможность постоянного обновления учебного материала; 6) удовлетворение естественной потребности студентов к интеграции информационных технологий с источниками знаний; 7) возможность организации быстрого доступа к нужной информации.

Установлено, что разрабатываемые и внедряемые в процесс обучения в вузах образовательные Интернет-ресурсы не позволяют организовать деятельность по усвоению физических знаний и не формируют обобщенные методы применения знаний по физике в профессионально значимых для будущих специалистов ситуациях.

Во второй главе «Современные подходы к дистанционному обучению физике студентов технических вузов» установлено, что подготовка к профессиональной деятельности при обучении предметным знаниям, в частности знаниям по физике, регламентируется принципом профессиональной направленности. Выявлены основные пути реализации данного принципа при обучении физике студентов технических вузов: а) включение профессионально значимого материала в содержание обучения; б) включение в содержание учебного предмета профессионально значимых умений и видов деятельности; в) перераспределение часов на изучение учебного материала с учетом значимости для освоения обще-профессиональных дисциплин и дисциплин специализации; г) формирование в процессе обучения физике методологических принципов научного познания и научного мировоззрения студентов технических вузов.

Рассмотрены современные подходы к организации дистанционного обучения физике и установлено, что при реализации такого рода образовательного процесса применяются все известные виды занятий по физике (лекции, практикумы по решению задач, консультации, лабораторный практикум). Все эти виды занятий осуществляются при дистанционном обучении с помощью средств информационных и коммуникационных технологий. Однако анализ состояния проблемы дистанционного обучения физике будущих инженеров позволил выявить ряд недостатков, устранение которых имеет первостепенное значение для эффективной подготовки будущего специалиста.

1. Существующие методы дистанционного обучения физике реализуют так называемый «знаниевый» подход. Цель обучения, по преимуществу, сводится к освоению обобщенных результатов того, что создано предшественниками, что накоплено человеческим опытом в виде сформулированных обобщений - научных знаний (понятий, научных фактов, формулировок законов и теории). Полученные таким образом знания не могут обладать достаточной широтой приложения в различных ситуациях, возникающих в профессиональной деятельности, сравнительно быстро устаревают, а добавление все новых и новых объемов информации в существующие учебные планы и программы не обеспечивает подготовку квалифицированного инженера.

2. Применяемые при дистанционном обучении физике формы контроля не позволяют оценить, может ли обучаемый выполнить ту или иную деятельность с опорой на знание, то есть не могут служить средством управления процессом усвоения физических знаний.

3. Учебно-методические пособия, применяемые при дистанционном обучении физике студентов технических вузов, не позволяют организовать деятельность по применению физических знаний в профессионально значимых ситуациях. Учебные материалы, представленные на видео-, аудио- и цифровых носителях, не отражают специфику будущей профессиональной деятельности обучаемого. В них отражена крайне сжатая теоретическая информация по изучаемой дисциплине, редко сопровождаемая бытовыми примерами или примерами технических устройств общего назначения.

Наличие выявленных проблем побудило нас проверить, существует ли вероятность подготовки значительного числа будущих инженеров к решению профессиональных задач с применением физических знаний средствами дистанционных технологий. С этой целью был проведен констатирующий эксперимент, цели, этапы и результаты которого подробно раскрыты в главе VI п. 6.2. Во второй же главе отмечено, что значительное число студентов технических вузов, обучающихся дистанционно: 1) не умеют решать специальные, близкие к профессиональным, задачи с помощью физических знаний; 2) простейшие действия, входящие в состав профессиональной деятельности, не сформированы; 3) не сформированы и отдельные подструктуры, входящие в обобщенные методы решения профессиональных задач; 4) студенты не запоминают примеры, описывающие принципы действия технических устройств, приводимые в учебниках, на лекциях преподавателем, описанные в условиях задач.

Таким образом, выявленные проблемы дистанционного обучения физике будущих инженеров и результаты констатирующего эксперимента позволили подтвердить актуальность настоящего исследования.

Третья глава «Концепция дистанционного обучения физике будущих инженеров с учетом профессиональной направленности» представлены теоретические основы методики дистанционного обучения физике студентов технических вузов, применение которой позволило бы подготовить их к решению профессиональных задач с применением физических знаний.

Теоретическое основание концепции составляют:

I. Идеи и принципы дистанционного обучения предметным знаниям.

1. Дистанционное обучение студентов технических вузов успешно реализуется при гармоничном сочетании дидактических принципов дистанционного обучения (принципов индивидуализации, интерактивности, стартовых знаний, гибкости обучения, регламентности обучения, личностно-опосредованного взаимодействия, неантагонистичности дистанционного обучения существующим формам получения образования, принцип деятельности) и принципов дидактики высшей школы (принципов профессиональной направленности, научности, наглядности, фундаментальности, доступности, систематичности, активности, прочности знаний) Андреев А.А. Дидактические основы дистанционного обучения в высших учебных заведениях [Текст]: дисс…д.п.н.: 13.00.02 / А.А. Андреев. - М., 1999. - 289 с..

2. Дистанционное обучение физике должно организовываться так, чтобы деятельный аспект обучения доминировал над пассивным информированием, при этом обучаемые рефлексируют результаты своей деятельности, осознают приобретенный опыт применения знаний в профессионально значимых ситуациях Преподавание в сети Интернет [Текст]: учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по пед. специальностям / М-во образования Рос. Федерации, Некоммер. партнерство «Открытый ун-т», Рос. гос. ин-т открытого образования ; [А. А. Андреев и др.] ; отв. ред. проф. В. И. Солдаткин. - М. : Высш. шк., 2003. - 790 с..

3. Дистанционное обучение физическим знаниям студентов высших учебных заведений строится на интеграции трех предметных областей научных знаний (области физических знаний, области знаний будущей профессиональной деятельности и области знаний теории и методики дистанционного обучения).

4. Дистанционное обучение может быть организовано в соответствии с различными моделями (модель интеграции очных и дистанционных форм обучения, модель сетевого обучения, модель распределенного класса, модель сетевого обучения + кейс-технологии и т.п.), каждая из которых предполагает разработку совокупности средств дистанционного обучения физике, ориентированных на реализацию целей обучения, специального дидактического и аппаратно-программного обеспечения Педагогические технологии дистанционного обучения [Текст]: учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по педагогическим специальностям (ОПД.Ф.02 - Педагогика) / Е.С. Полат и др.; под ред. Е.С. Полат. - 2-е изд., стер. - М.: Академия, 2008. - 391 с..

5. Важнейшей функцией обратной связи при дистанционном обучении является обеспечение контроля над усвоением знаний каждого обучаемого. При этом контроль должен быть ориентирован на применение усвоенной информации в моделях реальных практически (профессионально) значимых ситуаций.

II. Положения деятельностной концепции учения и исследования в области теории и методики обучении физике.

1. Знания необходимы человеку не сами по себе, а для решения практически значимых задач. Это означает, что результатом процесса обучения является формирование определенных видов деятельности, связанных с решением таких задач. Для будущего инженера данные задачи являются типовыми профессиональными задачами, которые встретятся ему в дальнейшей профессиональной деятельности, но решать которые он должен научиться в вузе. Это означает, что цели подготовки специалистов инженерного профиля должны быть представлены как система типовых профессиональных задач Талызина Н.Ф., Печенюк Н.Г. Пути разработки профиля специалиста / Н.Ф. Талызина, Н.Г. Печенюк, Л.Б. Хихловский; под ред. Н. Ф. Талызиной. - Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 1987. - 173 с..

2. Деятельность человека по достижению поставленной цели осуществляется в три этапа - ориентировочный (разрабатывается программа деятельности), исполнительный (реализуется программа деятельности) и контрольный (сопоставляется созданный продукт своей деятельности с заданным в цели). Так как на ориентировочном этапе при составлении программы необходимо учесть материальные условия деятельности, выбрать необходимые для оптимального решения средства, то организация обучения должна быть ориентирована на формирование умения самостоятельного составления программы по выполнению деятельности. Данный подход позволит подготовить инженера, умеющего самостоятельно планировать свою деятельность в любой профессионально значимой ситуации Анофрикова С.В. Формирование обобщенных приемов деятельности при подготовке учителей физики [Текст] / С.В. Анофрикова // Практика создания модели специалиста в различных вузах. - М.: Изд-во «Знание» №4(8). - 1989. - С.77-90..

3. Для того чтобы обучаемый стал независимым от условий, в которых ему придется выполнять деятельность, необходимо сформировать у него способы выполнения данной деятельности в обобщенном виде. Сформированные обобщенные способы выполнения той или иной деятельности позволят обучаемым применять их в отличающихся условиях, правильно действовать и обосновывать свои действия, использовать данные способы как сразу после обучения, так и спустя некоторое время.

4. Учебный процесс организуется не ради получения правильных ответов от обучаемых, а для обучения их тем познавательным действиям, которые ведут к этим ответам. Поэтому такая функция текущего контроля, как обратная связь, должна обеспечивать пооперационный контроль, давая возможность оценить, выполняет ли обучаемый действие правильно, выполняются ли действия, входящие в деятельность, в заданной последовательности.

С опорой на положения теории деятельности были сформулированы концептуальные идеи исследования: 1) дистанционное обучение физике студентов технических вузов может быть организованно таким образом, что будущие специалисты овладеют методами решения профессиональных задач; 2) при дистанционном обучении физике методы решения профессиональных задач могут быть сформированы в обобщенном виде.

Для реализации данных идей первоначально было уточнено понятие «частная профессиональная задача». Частная профессиональная задача - цель, которая многократно ставится инженером в его узкоспециализированной трудовой деятельности в рамках одной профессии. В качестве родового признака понятия «частная профессиональная задача» нами использовано понятие «цели», введенное одним из основоположников деятельностной концепции учения В.В. Давыдовым. Данный термин был применен в теории и методике обучения физике Г.П. Стефановой при выявлении содержания понятия «типовой задачи», которая ею определяется как цель, многократно встречающаяся человеку в определенных жизненных ситуациях Стефанова Г. П. Теоретические основы реализации принципа практической направленности подготовки при обучении физике [Текст]: дисс. …д.п.н.: 13.00.02 / Г. П. Стефанова. - М., 2001. - 304 с..

В определении понятия «частная профессиональная задача» мы учли тот факт, что профессиональная специализация определяет частные, многократно воспроизводимые пакеты (наборы) трудовых функций, которые формируются в соответствии с однородностью технологических процессов, выполняемых работ, манипуляций с обособленными объектами, явлениями и т.п. Содержание, объекты профессиональной деятельности, ее специфика позволяет унифицировать профессию и закрепить официальное название в Государственном классификаторе специальностей, а вместе с тем и установить специфические знания, необходимые для решения профессиональных задач. Поэтому можно утверждать, что специалистом, в том числе и инженером данного направления подготовки, решается узкий (не общий, не типичный) круг задач (целей) в рамках одной профессии, то есть частных профессиональных задач.

В данной главе представлены выявленные частные профессиональные задачи специалистов четырех направлений подготовки, решаемые с помощью физических знаний, и обобщенные методы их решения. Используя при этом в качестве «инструмента» действия методов решения этих задач, удалось выделить знания, необходимые для их решения и требующие организации специальной работы по их усвоению обучаемыми при дистанционном обучении физике. Полученные результаты позволили сформулировать новое понимание принципа профессиональной направленности: принцип профессиональной направленности при дистанционном обучении физике будущих инженеров предполагает, что процесс обучения организован таким образом, чтобы знания, опорные для выполнения действий методов решения частных профессиональных задач, и методы решения задач стали бы предметом специального усвоения.

Таким образом, ведущие идеи, принципы и модели дистанционного обучения, положения теории деятельности, выявленное и обоснованное новое содержание принципа профессиональной направленности при дистанционном обучении физике будущих инженеров, теория поэтапного формирования умственных действий и понятий, исследования в области теории и методики обучения физике, а также нормативные документы, регламентирующие подготовку инженерных кадров, позволили сформулировать следующие положения концепции:

1. Реализация принципа профессиональной направленности через формирование обобщенных приемов решения частных профессиональных задач призвана внести основной вклад в подготовку будущих инженеров к профессиональной деятельности при дистанционном обучении физике.

2. Дистанционное обучение физике студентов технических вузов должно строиться на основе основополагающих идей теории деятельности обучения. Применение деятельностного подхода для формирования методов решения профессиональных задач при дистанционном обучении физике будущих инженеров означает, что их содержание должно стать предметом специального усвоения и многократно быть применено в конкретных ситуациях.

3. Для овладения методами решения задач дистанционное обучение физике должно быть организовано так, чтобы провести обучаемых через три последовательных этапа: на первом (подготовительном) этапе студенты накапливают материал для выделения способа решения профессиональной задачи, осознают выполняемые действия, входящие в состав метода; на втором этапе (этап выявления обобщенного метода решения частной профессиональной задачи) обобщенный метод решения задачи становится предметом специального усвоения; на третьем этапе (этап самостоятельного решения профессиональных задач) студенты решают задачи по физике, конкретизирующие их будущую профессиональную деятельность, применяя обобщенный метод.

4. Дистанционное обучение физике студентов технических вузов призвано обеспечить усвоение будущими инженерами знаний по физике, опорных для выполнения действий методов решения частных профессиональных задач.

5. При реализации дистанционного обучения обратная связь должна осуществляться так, чтобы выявить: а) выполняет ли обучаемый операции, входящие в действие, в необходимой последовательности; б) выполняет ли обучаемый правильно операции, действия и деятельность в целом.

6. Дидактические средства дистанционного обучения физике студентов технических вузов, основанные на информационных и коммуникационных технологиях, должны обеспечивать: а) возможность выполнения специфического действия, адекватного формируемому знанию; б) усвоение знаний в конкретных ситуациях, моделирующих профессиональную деятельность специалиста данного направления подготовки; в) возможность отследить, выполняет ли обучаемый операции, входящие в действие, в необходимой последовательности; г) возможность проследить, выполняет ли обучаемый правильно операции, действия и деятельность в целом.

Данные положения концепции позволили разработать модель дистанционного обучения физике студентов технических вузов с учетом их будущей профессиональной деятельности.

В четвертой главе «Модель методики дистанционного обучения физике студентов технических вузов с учетом их будущей профессиональной деятельности» дано обобщенное идеализированное представление дистанционного обучения физике будущего специалиста инженерного профиля. Как и модель любого образовательного процесса, созданная нами модель состоит из инвариантного ядра: цель, содержание, методы и формы обучения, дидактические средства и средства контроля. Однако в соответствии с разработанной концепцией дистанционного обучения физике студентов технических вузов с учетом их будущей профессиональной деятельности, в модель обучения включены специально разработанные механизмы и ориентиры, позволяющие преподавателю физики в вузе определить цели дистанционного обучения физике: 1) формирование обобщенных методов решения частных профессиональных задач, 2) формирование информационной культуры будущего инженера. Первая цель обусловлена особенностью деятельностной концепции учения, которая устанавливает взаимосвязь цели как задачи и результата обучения как формирование метода ее решения. Поэтому модель дистанционного обучения физике будущих инженеров должна включать специальные системы действий, позволяющие выделить частные профессиональные задачи и методы их решения, то есть «механизмы» выявления частных профессиональных задач инженеров различного направления подготовки и обобщенных методов их решения.

Механизм выявления типовых задач и механизм выявления обобщенных методов их решения были определены Г.П. Стефановой и применены в работах Л.П. Скрипко для выявления типовых задач инженеров-технологов, Т.А. Твердохлебовой - для техников-экологов. Эти механизмы были применены нами для выявления частных профессиональных задач и обобщенных методов их решения инженеров пяти направлений подготовки.

Вторая цель отражает специфику дистанционного обучения, реализуемого с помощью компьютерных, информационных и коммуникационных технологий, и, как следствие, направленного на подготовку будущего инженера, умеющего пользоваться новейшими информационными технологиями, применяемыми на производстве, базами и банками данных, обобщающими мировой опыт.

Содержание дистанционного обучения физике - знания, необходимые для выполнения действий методов решения частных профессиональных задач и адекватные им виды деятельности. В связи с этим модель обучения содержит системы действий, необходимые для выявления таких знаний и видов деятельности, при выполнении которых знания будут усвоенными, то есть механизмы выявления дидактических единиц курса общей физики, содержащих знания, опорные для выполнения действий методов решения частных профессиональных задач и конкретизации действий, адекватных усваиваемым знаниям. Так, например, механизм выявления дидактических единиц курса общей физики, содержащих знания, необходимые для решения частных профессиональных задач определенного типа, представляет собой следующую последовательность действий: 1) выписать частные профессиональные задачи инженера данного направления подготовки и действия, входящие в обобщенные методы их решения; 2) выяснить, какими понятиями об элементах научных знаний должен владеть обучаемый, применение которых позволит выполнить данные действия; 3) конкретизировать научные знания элементами профессиональной деятельности специалиста данного направления подготовки; 4) соотнести физические знания с разделами и темами курса общей физики.

Учитывая тот факт, что методы обучения в дидактике профессионального образования могут трактоваться как определенным образом упорядоченная деятельность преподавателя, направленная на обеспечение подготовки студентов к будущей профессиональной деятельности через усвоение ими знаний и овладение умениями, были выделены принципы организации дистанционного обучения физике будущих инженеров. Во-первых, элементы знаний по физике при дистанционном обучении будущих инженеров должны быть специально, дополнительно представлены в виде набора (перечня) определений понятий, формулировок законов и научных фактов, что позволит систематизировать изученный материал.

Во-вторых, согласно разработанной концепции дистанционного обучения физике студентов технических вузов, после изучения каждой темы организуется деятельность по усвоению физических знаний. При этом рядом исследователей доказано, что студент, усвоивший знания по физике, - это студент, прежде всего, умеющий распознавать конкретные ситуации, соответствующие содержанию знания. Выбор такой точки зрения обусловлен тем, что умение выполнять данный вид деятельности является необходимым условием решения многих частных профессиональных задач инженеров. Поэтому в модель обучения включен специальный ориентир, необходимый для реализации такого этапа обучения.

В-третьих, в темах, содержащих знания, необходимые для решения частных профессиональных задач, организуется формирование у будущих инженеров обобщенных методов решения таких задач с применением физических знаний средствами дистанционных технологий обучения. Данная работа осуществляется согласно деятельностной концепции учения в три обязательных этапа, которые могут быть обозначены как ориентировочный, методологический и этап самостоятельного применения обобщенного метода решения задачи. Для реализации каждого этапа дистанционного обучения физике будущих инженеров выделены соответствующие ориентиры, представляющие систему действий, выполнение которых послужит своеобразным “вектором” в деятельности преподавателя, осуществляющего обучение физике с применением дистанционных технологий. Так, например, ориентир для организации второго этапа методики дистанционного обучения физике будущих инженеров, на котором студенты выявляют обобщенный метод решения задачи данного типа состоит из следующей системы действий: 1) установить ориентировочную дату и время проведения данного этапа из личной беседы с обучаемым; 2) предварительно выслать обучаемому на его е-mail протоколы ранее решенных задач с выделенными действиями по их решению; 3) в назначенный срок установить связь с обучаемым (аудио-, видео-, коммуникационные средства связи); 4) при обращении на необходимую страницу сайта сакцентировать внимание обучаемого на одинаковости действий по решению задач, зафиксированных в протоколах и изображенных на экране монитора; 5) сформулировать совместно с обучаемым действия метода решения в обобщенном виде; 6) предложить обучаемому «выложить» в нужной последовательности движущиеся на экране монитора действия метода с помощью мышки; 7) предложить обучаемому проговорить данные действия вслух в случае, если используется аудио- или видеосвязь, и прописать, если используется коммуникационные средства связи; 8) предложить обучаемому совместно с преподавателем решить несколько задач, применяя выделенный обобщенный метод.