Викладання дисципліни "Фізика" майбутнім фахівцям з "Управління технічними системами і комплексами"

Ірина Смирнова,

Doctor of Pedagogical Sciences, Professor, Professor at the Department of Management in the Transport Industry Danube Institute of National University “Odessa Maritime Academy” (Izmail, Odesa region, Ukraine)

Candidate of Pedagogical Sciences, Teacher of the Highest Category,

Мета даної роботи є:

1. Аналіз сучасного стану викладання фізики майбутнім фахівцям, які навчаються за освітньопрофесійною програмою «Управління технічними системами і комплексами»;

2. Оновлення методів проведення занять з дисципліни «Фізика» за допомогою проєктного навчання.

3. Визначити чи проєктне навчання дає вищі результати успішності в порівнянні з традиційним.

Основний виклад дослідження. Завдання сучасної освіти полягає не лише в тому, щоб передавати знання, а в тому щоб перетворювати знання в інструмент для творчого освоєння світу. Питання про те, як цілеспрямовано розвивати інтелект майбутнього фахівця, його творче мислення, формувати науковий світогляд і активну життєву позицію, використовують спеціальні педагогічні засоби та методики. Основне завдання закладів вищої освіти полягає у підготовці фахівців широкого профілю, кваліфікація яких повинна відповідати світовому рівню. При цьому курс загальної фізики становить фундаментальне підґрунтя інженерної освіти і є базовою основою для навчальних дисциплін технічного напрямку, таких як: теорія та устрій судна, навігація та локація, управління судном та ін.

Педагогічні дослідження та багаторічний досвід вказують на пряму залежність рівня сприймання та розуміння матеріалу з фізики здобувачами освіти в ЗВО від рівня їх шкільної підготовки з вказаної дисципліни. Вхідні тестування знань з фізики майбутніх фахівців показують, що у значної частини здобувачів рівень знань з курсу фізики загальноосвітньої школи бажає бути кращим (Сільвейстр, 2013). Зокрема, чимало здобувачів освіти не розуміє різниці між загасаючими та вимушеними коливаннями; між поняттями постійного та змінного струму; не знають визначень та одиниць вимірювання основних фізичних величин, таких як маса, швидкість, амплітуда, напруга, імпульс, сила тощо. Виникають проблеми із застосуванням відомих законів і співвідношень під час розв'язання навіть простих задач. Викладання фізики зіштовхується з дилемою як для викладачів, так і для здобувачів. Навчальні програми з фізики повинні прищеплювати здобувачам творче мислення та критичний аналіз, а математичні основи повинні бути частиною навчальної програми, щоб розвивати концепції та ідеї фізики. Викладання фізики страждає через обмеженість ресурсів, обладнання та найновіших підручників з фізики. Проблеми у викладанні дисципліни «Фізика» можна звести до мінімуму, обравши відповідний метод викладання, наприклад проєктне навчання.

Проєктна діяльність здобувачів вищої освіти під час навчання забезпечує орієнтацію всього освітнього процесу на засвоєння соціально значущих знань, умінь та набуття професійного досвіду, що відповідає сучасній парадигмі особистісно-орієнтованої освіти, тому що саме ці знання, вміння та досвід дають змогу молоді успішно професійно реалізуватись та навчатись упродовж життя (Шевченко, 2017). Проєктне навчання є одним з ефективних методів навчання, орієнтованих на здобувача; він дозволяє вчитися у процесі практичної діяльності. За допомогою проєктного навчання майбутні фахівці мають можливість значно покращити свої навички в практичній діяльності, науковій обробці інформації за допомогою запитань, дискусій, спостережень та прогнозів, проведення експериментів, збору та аналізу даних і, зрештою, досягнення висновків та обміну результатами.

Проєктна навчальна діяльність, яка широко практикується в природничих галузях, добре підходять для курсів фізики. Принципи і теорії фізики в усіх сферах повсякденного життя мають місце в застосуванні методів проєктів у навчанні. Використовуючи метод проєктів, майбутні фахівці беруть активну участь у розв'язуванні поставлених фізичних задач. Можна стверджувати що, окрім покращення ставлення та мотивації здобувачів освіти до уроків фізики, викладання з використанням методу проєктів може призвести до підвищення успішності майбутніх фахівців. Іншими словами, метод проєктів є ефективним підходом для розвитку когнітивних, емоційних, професійних навичок здобувачів (Kаkapan, 2017).

Рис. 1. Результати контрольних тестів двох груп з різних тем в процесі навчання дисципліни «Фізика»

Формування пізнавальної, інформаційної, комунікативної компетентностей майбутніх фахівців буде успішним, якщо організувати проєктну і дослідницьку діяльність під час вивчення фізики як систему, яка враховує інтеграцію природничих знань і забезпечує поетапність та можливість розвитку учнів по індивідуальних траєкторіях (Сокуренко, 2013).

Авторами в процесі викладання навчальної дисципліни «Фізика» було запроваджене проєктне навчання. Випадковим чином було сформовано дві групи по 25 здобувачів у кожній. Дві експериментальні групи навчалися за допомогою керованого наукового експерименту протягом 5 тижнів. В якості інструментів для цього дослідження було використано тести, проведені після вивченні трьох тем: «Робота маятника Обербека», «Визначення коефіцієнтів в'язкості різних рідин», «Дослідження явища дифракційних спектрів».

Як свідчать результати проведення опитувань в двох контрольних групах, майбутні фахівці з «Управління технічними системами і комплексами» отримали вищі середні бали за контрольні тести під час проєктного навчання (Тема «Явища дифракційних спектрів» 80 балів перша група та 86 балів друга контрольна група; тема «Визначення коефіцієнтів в'язкості різних рідин» 75 балів перша група та 81 бал друга контрольна група; тема «Робота маятника Обербека» 78 балів перша група та 85 балів друга контрольна група). Варто зазначити, що проєктне навчання включене в дидактику фізики разом з іншими методами, які підходять до підкреслення важливості власної активності здобувачів освіти. Навчання фізики на основі проєктів викладання і навчання видається одним з найефективніших методів викладання науки для розуміння, оскільки тут поєднуються індивідуальні та групові форми роботи, активізується участь майбутній фахівців у освітньому процесі; активізується, формується і вдосконалюється пізнавальна зацікавленість дисципліною. Результатом цих процесів є їхнє самостійне визначення мети подальшої навчально-дослідницької діяльності. Майбутній фахівець отримує можливість замислитися над природою об'єкта, що вивчається; вчиться формулювати питання як співвідношення вже відомої та нової інформації та робити власні висновки.

За спостереженнями авторів, в процесі експерименту існувала значна різниця між проєктним методом навчання та проведенням занять традиційним методом, що впливало на успішність майбутніх фахівців з «Управління технічними системами і комплексами» в процесі освоєння дисципліни «Фізика». Різниця між середніми балами за тест з фізики в експериментальних групах була значущою і статистично свідчила на користь проєктному методу. Це довело, що викладання фізики проєктним методом підвищує успішність, зацікавленість та розуміння дисципліни «Фізика». Тобто здобувачі освіти, які навчались за ОПП «Управління технічними системами і комплексами» під час вивчення дисципліни «Фізика» з використанням проєктного навчання, розв'язували фізичні задачі краще, ніж друга група здобувачів, які навчались в традиційному форматі. Також вони мали вищу зацікавленість та відзначили краще розуміння самої дисципліни.

Висновки. В процесі експерименту встановлено, що існує багато переваг і недоліків проєктного навчання. Ми дійшли висновку, що перевагами цього типу навчання є активність майбутніх фахівців з «Управління технічними системами і комплексами» та можливість вирішувати міждисциплінарні проблеми. Проєкти спонукають до командної роботи, здобувачі вчаться працювати як дослідники, використовуючи різні інструменти, технології та матеріали. Викладання та навчання на основі проєктів може бути частиною мотиваційної діяльності; в процесі навчання можна показати, що фізика є незамінна для прогресу нашого суспільства, адже сучасні інформаційні технології пов'язані з фізикою, і сприяють розвитку навичок мислення та розуміння інших наук.