Педагогические проблемы преподавания физики в университетах США

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оренбургский государственный университет

Сокабаева С.С.

В университетах Соединённых Штатов Америки большое внимание уделяется методам преподавания классической и современной физики, а также результатам применения как традиционных, так и новых методов. Широким фронтом ведутся теоретические и фундаментальные педагогические исследования. Результаты этих исследований публикуются в престижных журналах Американского физического общества (American Physical Society, APS) и Американской ассоциации преподавателей физики. В серии журналов «Physical Review» с высокими импакт-факторами Американское физическое общество издает специальный журнал «Physical Review. Physical Educational Research» (PRPER) [1]. На сайте этого журнала [https://journals.aps.org/prper/] указаны его цели и задачи. PRPER распространяется бесплатно и финансируется за счет сборов за публикацию для авторов или учреждений авторов. Журнал имеет высокий импакт-фактор 2,582, что свидетельствует о значимости опубликованных статей и внимании научной общественности.

Критерии для принятия статей в PRPER такие же, как и в других физических журналах. Авторы могут представить обзорные статьи, исследования по тиражированию, описания разработок и использования новых инструментов оценки, презентации методов исследования и методологические сравнения, а также критические замечания. Опубликованные статьи сопровождаются краткими описаниями (тизерами) и ключевыми изображениями в Интернете. PRPER публикует специальные подборки статей (Focused Collections), которые собираются для работы над конкретными темами, представляющими интерес для исследовательского сообщества по физическому образованию. Особое внимание в работах, опубликованных в PRPER, уделяется объективным методам оценки усвоения и понимания изучаемых физических дисциплин.

За время существования журнала PRPER (2005 - 2018 г.г.) в нем опубликовано более 800 статей, авторами которых были опытные преподаватели из США и разных стран Азии и Европы. Поскольку в одной короткой работе невозможно описать все темы и проблемы работ, опубликованных в PRPER, то далее в качестве примеров будут приведены краткие обзоры статей, представляющих интерес для российских преподавателей физики в высших учебных заведениях Российской Федерации.

В качестве примера можно привести публикацию «Понимание студентами понятий наклон кривой и площадь под кривой: сравнение студентов физических и нефизических специальностей» («Student understanding of graph slope and area under a graph: A comparison of physics and nonphysics students», Phys. Rev. Phys. Educ. Res. 14, 020109 - Published 18 September 2018), авторы Ana Susac, Andreja Bubic, Elizabeta Kazotti, Maja Planinic, and Marijan Palmovic [2].

Предыдущие исследования выявили трудности студентов-физиков с пониманием понятий наклон кривой и площадью под кривой, используемыми в разных контекстах. В данном исследовании дано сравнение понимание этих понятий студентами физиками и студентами психологических специальностей.. Все студенты решали вопросы о наклоне кривой лучше, чем вопросы о площади под кривой. Студенты-психологи набрали довольно мало баллов по вопросам о площади под кривой, а студенты-физики потратили больше времени на вопросы о площади под кривой, чем на вопросы о наклоне, что указывает на то, что понимание области под кривой является довольно сложным понятием, которое вряд ли будет изучаться самостоятельно. Как правило, студенты-физики имели сопоставимые оценки по качественным и количественным вопросам, в то время как студенты-психологи гораздо лучше решали качественные вопросы. Как и ожидалось, оценки студентов и эксперименты по отслеживанию движения глаз показали, что проблемы, связанные с физическим контекстом, были проще для студентов-физиков. Анализ стратегий студентов показал, что студенты-физики в основном полагались на стратегии, изучаемые на курсах физики, с сильным акцентом на использование формул, в то время как студенты-психологи в основном использовали стратегии здравого смысла, поскольку они не знали формул физики.

Вторым характерном примером является работа «Отношение и интерес к курсу общей физики и успеваемость студентов, специализирующихся в науках о живых системах; предварительные исследования» («Students ' attitudes, interest and academic performance in primary physics for life Sciences: a preliminary study», Phys. Rev. Phys. Educ. Res., 14, 010111 - Published 5 March 2018), авторы: Catherine H. Crouch, Panchenko Viittaavat, Ming Kai and K. Ann Reininger [3].

В ответ на общенациональные призывы к совершенствованию образования в области физических наук для студентов, специализирующихся в науках о жизни и медицины, разрабатываются новые реформированные вводные курсы по физике. Это предварительное исследование одним из первых оценивает влияние специализированного курса общей физики (IPLS) на отношение, интерес и успеваемость студентов. Изученный курс IPLS был во втором семестре после стандартного курса первого семестра, позволяющего сравнивать результаты одних и тех же студентов в стандартном курсе и в курсе IPLS. В курсе IPLS каждая тема по физике была представлена и проработана в контексте примера из области естественных наук, а развитие навыков студентов по применению физики в ситуациях, связанных с наукой о жизни, было четко заявленной целью курса. Элементы из опроса «Изучение естествознания в Колорадо» были использованы для оценки изменений в отношении студентов и их интереса к физике. Принимая во внимание, что отношение тех же студентов ухудшилось во время стандартного курса первого семестра, было обнаружено, что отношение студентов к физике остается неизменным или улучшается в курсе IPLS. В частности, студенты с низким начальным интересом к физике показали большее улучшение как отношения, так и интереса к изучаемому предмету во время курса IPLS, чем в предыдущем стандартном курсе. Также обнаружили, что в курсе IPLS интерес студентов к примерам в области наук о жизни является лучшим показателем их эффективности, чем их интерес к физике до IPLS. Данная работа предполагает, что примеры из области естественных наук в курсе IPLS могут способствовать развитию у студентов интереса к физике и положительно влиять на их успеваемость.

В качестве третьего примера можно привести работу «Оценка обучения на кратких курсах физики» («Assessing learning in small sized physics courses», Phys. Rev. Phys. Educ. Res. 14, 010102 - Published 18 January 2018) авторы: Ene and Bruce J. Ackerson [4] преподавание физика образование наука

В Техасском университете и Стейшен Колледж (Техас) для студентов инженерных специальностей проводили тестирование по дисциплине «Введение в физику полупроводников». По своему замыслу этот тест учитывал как знания контента, так и способность интерпретировать контент с помощью различных когнитивных процессов. Основная проблема была связана с небольшим количеством тестируемых. В другом исследовании приняли участие 101 студент из Университета Оклахомы и четырнадцать преподавателей или исследователей в области физики полупроводников в семи университетах. Элементы теста были написаны в формате с четырьмя вариантами множественного выбора. Результаты теста использовались для адаптирования учебной работы для каждой группы. Образец теста можно использовать в качестве основы для тестов по другим дисциплинам, из которой экзаменаторы могут извлекать короткие тестлеты.

Примеры методических и педагогических исследований, проведенных на физических факультетах различных университетов США, а также их результаты представляют несомненный интерес для преподавателей физики в высших учебных заведениях Российской Федерации. Они должны учитываться при написании учебной литературы и подготовке лекционных курсов по физике и астрономии для студентов физических и иных специальностей и направлений подготовки.

Список литературы

1. Ana Susac, Andreja Bubic, Elizabeta Kazotti, Maja Planinic, and Marijan Palmovic. «Student understanding of graph slope and area under a graph: A comparison of physics and nonphysics students», Phys. Rev. Phys. Educ. Res. 14, 020109 - Published 18 September 2018.

2. Catherine H. Crouch, Panchenko Viittaavat, Ming Kai and K. Ann Reininger. Students ' attitudes, interest and academic performance in primary physics for life Sciences: a preliminary study. Phys. Reverend physical Image. Residence 14, 010111-Published 5 March 2018

3. Ene and Bruce J. Ackerson. Assessing learning in small sized physics courses. Phys. Rev. Phys. Educ. Res. 14, 010102 - Published 18 January 2018