Опыт использования междисциплинарной интеграции для повышения мотивации к изучению физики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Брянский государственный инженерно-технологический университет

Опыт использования междисциплинарной интеграции для повышения мотивации к изучению физики

Е.А. Вощукова, канд. физ.-мат. наук, доцент

Брянск, Россия

Аннотация

Статья посвящена проблеме повышения мотивации студентов технических вузов к изучению курса физики. Недостаточная мотивация в значительной степени обусловлена отсутствием у студентов четкого понимания целей освоения естественнонаучных дисциплин. Студенты-первокурсники, приступая к изучению физики, плохо представляют возможности практического применения полученных знаний в будущей профессиональной деятельности. Одним из способов решения данной проблемы является усиление профессиональной направленности преподавания дисциплин физико-математического цикла. Междисциплинарная интеграция, реализованная в разработанной автором статьи дисциплине «Физические основы строительной акустики», помогает студентам осознать необходимость изучения физики для формирования общепрофессиональных компетенций. Содержание дисциплины демонстрирует, как физика волновых процессов используется для решения прикладных задач архитектурно-строительной акустики. В статье представлен опыт преподавания курса «Физические основы строительной акустики» студентам направления подготовки бакалавров «Строительство» Брянского государственного инженерно-технологического университета. Показано, как используются в учебном процессе активные и интерактивные методы обучения, в том числе информационные технологии. Отмечается, что результатом изучения курса является не только освоение раздела «Волновые процессы» курса физики и основ архитектурно-строительной акустики, но и повышение мотивации студентов к изучению естественнонаучных дисциплин.

Ключевые слова: физика, образование, повышение мотивации, междисциплинарная интеграция, физические основы строительной акустики.

В последнее время в публикациях и докладах, посвященных проблемам современной высшей школы, все чаще говорится о кризисе физического образования в технических вузах¹. В качестве основных причин указываются снижение уровня физико-математической подготовки абитуриентов, поступающих в технические вузы; резкое уменьшение количества часов, выделяемых на изучение курса физики учебными планами подготовки бакалавров; неумение студентов младших курсов эффективно использовать время, отведенное на самостоятельную работу.

Еще одним аспектом проблемы является низкая мотивация студентов к изучению физики. Традиционно изучение дисциплин физико-математического цикла начинается на первом курсе. Это, несомненно, логично, так как именно на их основе формируется общенаучная база для освоения общетехнических и специальных дисциплин. Однако не следует забывать о том, что первокурсники еще не имеют четкого представления своей будущей профессии, о том, как связаны различные производственные процессы, технологии, ситуации с физическими явлениями, как используются законы физики для решения профессиональных задач. Поэтому многим студентам кажется бессмысленным тратить время на запоминание определений, формул, единиц измерения физических величин, алгоритмов решения типовых задач, тем более что даже такие простые действия требуют от большинства выпускников средней школы значительных усилий. Гораздо проще ввести нужный термин или условие задачи в поисковую систему Интернета и получить желаемый результат в виде положительной оценки за домашнее задание или защиту лабораторной работы. К сожалению, в большинстве технических вузов очень немногие студенты при изучении курса физики стремятся понять суть физических явлений, разобраться в причинно-следственных связях, научиться использовать физико-математический аппарат для решения нестандартных задач.

Одним из возможных путей повышения мотивации студентов к изучению физики является включение в программу подготовки бакалавров курсов, в которых реализуется междисциплинарная интеграция содержания курса физики и дисциплин профессионального цикла.

В конце 90-х годов прошлого века в системе высшего технического образования наметилась тенденция усиления профессиональной направленности преподавания общенаучных и общетехнических дисциплин. В каждом вузе были разработаны программы непрерывного физико-математического образования будущих инженеров, которыми предусматривались обязательное согласование рабочих программ по физике с выпускающими кафедрами, включение в общий курс физики профессионально ориентированных задач и лабораторных работ, участие преподавателей физики в работе комиссий по защите дипломных работ.

Одним из способов реализации программ непрерывного физико-математического образования в нашем вузе (тогда еще Брянской государственной инженерно-технологической академии) стало включение в учебные планы (в качестве дисциплин по выбору) курсов, связывающих отдельные разделы физики с профессиональными задачами, которые придется в будущем решать выпускникам вуза. Преподавателями кафедры физики были разработаны и в течение нескольких лет преподавались такие дисциплины, как «Физические основы современных технологий в строительной индустрии», «Избранные главы физики для инженеров-механиков», «Физические основы современных методов контроля материалов и изделий». студент физика преподавание

К сожалению, существующая не только в нашем вузе «борьба за часы» между выпускающими и общеобразовательными кафедрами довольно быстро свела на нет это полезное начинание. Однако дисциплина «Физические основы строительной акустики», разработанная автором настоящей статьи, сохранила свое место в образовательной программе и с 2003 года стала обязательной для изучения студентами строительного факультета. При переходе к двухуровневой системе высшего образования она была включена в вариативную часть учебного плана подготовки бакалавров по направлению «Строительство».

Покажем на примере данной дисциплины, каким образом междисциплинарная интеграция позволяет повысить мотивацию студентов к изучению физики.

При разработке концепции курса «Физические основы строительной акустики» очень важно было избежать дублирования содержания классической дисциплины «Архитектурно-строительная акустика»², которая с давних пор являлась неотъемлемой частью программ подготовки инженеров-строителей и специалистов в области архитектуры.

Целью курса является изучение основ физической акустики: характеристик звуковых волн, процессов их распространения в открытом пространстве и в ограниченном объеме; явлений, связанных с отражением и поглощением звука на границе двух сред; особенностей слухового восприятия, механизмов излучения звука. Понимание физической сущности этих явлений и процессов, освоение физических методов расчета звукового поля в открытом пространстве и в помещении должно стать научной основой для решения прикладных задач акустики в области строительства и архитектуры. В курсе показано, как, используя основные законы и методы физической акустики, можно оценить качество восприятия речи и музыки в различных помещениях; как влияют на акустику залов, студий, аудиторий их форма, размеры и используемые при отделке материалы; как рассчитать уровень шума в помещении и вне его, какие физические явления используются для защиты от шума.

Структура дисциплины выглядит следующим образом:

1. Физические основы акустики (звуковые волны и их основные характеристики, энергия и спектр звуковых сигналов, восприятие звука человеком, источники и приемники звука, отражение и поглощение звуковых волн).

2. Элементы акустики помещений (основные физические методы расчета звукового поля в помещении, определение резонансных частот, оценка времени реверберации).

3. Проблемы борьбы с шумом (классификация шумов, источники шума, влияние шума на организм человека, принципы нормирования шумового воздействия, методы и средства защиты от шума).

Уже в первые годы преподавания дисциплины можно было отметить интерес студентов к рассматриваемым вопросам, стремление понять физический смысл хорошо знакомых им явлений, связанных с восприятием звуковых сигналов, активную работу на практических занятиях, желание участвовать в научно-исследовательской работе по данному направлению. Многие студенты, изучавшие дисциплину на первом или втором курсе, обращались к преподавателю за консультацией по вопросам строительной акустики уже на этапе выполнения дипломных проектов.

По мере накопления опыта преподавания, изменения учебных планов, требований, предъявляемых к подготовке инженеров-строителей, содержание дисциплины менялось, перерабатывалась рабочая программа, вносились изменения в курс лекций и задачи, предлагаемые для решения на практических занятиях, совершенствовалось соответствующее методическое обеспечение. В 2011 году было издано учебное пособие по дисциплине³.

Сокращение количества учебных часов при переходе от пятилетнего срока обучения к четырехлетнему коснулось и дисциплины «Физические основы строительной акустики». В настоящее время ее общая трудоемкость составляет всего 2 зачетные единицы (18 часов лекций, 18 часов практических занятий, 36 часов самостоятельной работы). Поэтому большое внимание уделяется методическим аспектам преподавания дисциплины. В процессе обучения широко используются активные и интерактивные формы проведения занятий, информационные технологии.

Разработано мультимедийное сопровождение лекционного курса, которое представляет собой комплект презентаций, реализованных в инструментальной среде MS PowerPoint. В презентациях кроме текстового материала, таблиц и обычных иллюстраций используется большое количество тщательно отобранных анимаций, звуковых файлов и видеофрагментов. Анимированные иллюстрации позволяют продемонстрировать динамику протекания различных процессов, связанных с распространением и излучением звуковых волн в открытом пространстве и в помещении, принцип действия источников и приемников звука. Звуковые файлы используются для демонстрации характеристик звуковых сигналов, работы источников звука, акустических свойств помещений, различных видов шума. Практические занятия посвящены решению задач расчетно-графической работы, каждая из которых фактически представляет собой кейс-задание.

Особое внимание уделяется системе контроля качества результатов обучения. Небольшое количество часов практических занятий делает проблематичным использование традиционных форм контроля, таких как фронтальный письменный опрос, контрольная работа и коллоквиум. Поэтому сразу после организации на кафедре физики компьютерного класса мы перешли к использованию электронных тестов. При разработке тестовых заданий был использован метод педагогических измерений⁴, который позволяет объективно и адекватно оценить знания студентов по каждому из разделов курса.

В 2015 году была спроектирована база педагогических измерительных материалов (ПИМ) для проведения зачета по дисциплине в рамках Федерального интернет-экзамена в сфере профессионального образования (ФЭПО)5. Разработанная база ПИМ размещена на портале ФЭПО и начиная с 2015/2016 учебного года используется для контрольного тестирования, а также в режиме самообучения и самоконтроля, что позволило в значительной мере активизировать самостоятельную работу студентов и повысить качество оценивания результатов обучения.

Многолетний опыт преподавания курса «Физические основы строительной акустики» позволяет сделать вывод о возможности повышения мотивации студентов к изучению физики за счет реализации междисциплинарной интеграции в рамках подобных, пусть даже небольших по трудоемкости, но хорошо продуманных и обеспеченных качественным методическим сопровождением дисциплин. А хорошая мотивация, в свою очередь, способствует формированию таких общепрофессиональных компетенций, как «использование основных законов естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности» и «способность выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлечь для их решения соответствующий физико-математический аппарат»⁶, в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования.

Литература

1. Кожевников Н.М. Кризисные явления в преподавании физики // Физика в системе современного образования (ФССО-15): материалы XIII Междунар. конф. СПб., 2015. С. 14-16.

2. Ковригин С.Д., Крышов С.И. Архитектурно-строительная акустика: учеб. пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1986. 256 с.

3. Вощукова Е.А. Физические основы строительной акустики: учебное пособие для студентов очного и заочного обучения (направление подготовки бакалавров «Строительство»). Брянск: Изд-во БГИТА, 2011. 96 с.

4. Бояшова С.А. Теоретические основы, методы и средства педагогических измерений в автоматизированных тестовых системах контроля качества подготовки специалистов: моногр. СПб.: Изд-во СПбГУ ИТМО, 2007. 199 с.

5. Вощукова Е.А. Разработка педагогических измерительных материалов по дисциплине «Физические основы строительной акустики» для тестирования студентов в рамках ФЭПО // Современные проблемы высшего профессионального образования: материалы науч.-метод. конф. Брянск: Изд-во БГИТУ, 2016. С. 95-99.

6. Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 08.03.01 Строительство (уровень бакалавриата): утвержден приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 12 марта 2015 г. № 201.

Размещено на Allbest.ru