Одной из важнейших проблем педагогической теории и практики является развитие познавательной активности студентов. Современное автоматизированное производство требует всесторонне развитых специалистов, способных быстро ориентироваться в сложных вопросах и адаптироваться к изменяющемуся характеру деятельности. Перед высшей школой соответственно встают новые задачи по совершенствованию подготовки специалистов. Решить эти задачи помогает все большая компьютеризация процессов обучения.
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ.
В эпоху интенсивных информационных технологий резко возросли требования к уровню подготовки специалистов с высшим образованием. Ускоренное развитие компьютерной техники и автоматизации технологических процессов требует от молодых специалистов быстрой адаптации к непрерывно изменяющимся технологиям и задачам производства.
Поиски путей эффективного развития познавательной активности и самостоятельности мышления студентов привели к идее проблемного обучения. Идея проблемного обучения не новая в педагогике. Будучи тесно связанной с проблемой развития активности и самостоятельности учащихся, она не раз выдвигалась жизнью в разные эпохи. Протестуя против пассивных форм и методов обучения, многие педагоги искали новые пути развития у учащихся активности и самостоятельности мышления.
Однако все попытки широкого использования методов проблемного обучения в практике высшей школы в прошлом встречали большие трудности и терпели неудачи, главным образом, из-за отсутствия подходящей материальной базы. Такая база появилась в последнее десятилетие в результате массового выпуска персональных ЭВМ и все более широкого оснащения ими высшей школы.
Способствует внедрению методов проблемного обучения и достижения современной педагогики и психологии (Ананьев В.Г. [1,2], Архангельский С. И. [8,9], Богоявленская Д. Б. [19], Брушлинский А. В. [22,23], Леонтьев А. Н. [65−68], Лернер И Я. [62−64], Матюшкин A.M. [76−81], Рубинштейн С. Л. 130−133], Талызина Н. Ф. [144], Чернилевский Д. В. [155,159−161], Филатов O.K. [154,155,160,161] и другие).
Вопросы повышения уровня подготовки студентов-заочников интересовали автора диссертации с самого начала педагогической деятельности, что нашло отражение в ряде публикаций в газетах и журналах (см. 72, 73, 74, 112. 117). По мере накопления педагогического опыта пришло твердое убеждение, что решение поставленных задач может быть достигнуто только при использовании последних достижений теории познания, закономерностей функционирования мозга, психологических особенностей познавательной деятельности с учетом того обстоятельства, что на процессы познания существенное влияние оказывают стрессовые внешние воздействия.
Исследования, посвященные решению этой проблемы, проводятся автором в течение многих лет. Результаты исследований докладывались на научно-методических конференциях и семинарах, а также опубликованы в научных сборниках и журналах (см. 105.111,114,115, 118).
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ.
Определение и обоснование дидактических условий, обеспечивающих развитие познавательной активности студентов при обучении с использованием проблемных компьютерных технологий.
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ.
Процесс обучения по проблемных компьютерным технологиям, ориентированным на развитие познавательной активности обучающихся.
ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ.
Система организации познавательной деятельности при обучении с использованием компьютеров методом проблемных заданий.
ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ основан на ряде исходных положений:
1. Развитие познавательной активности студентов зависит от характера и способов организации их познавательной деятельности.
2. Характер познавательной деятельности (продуктивный или репродуктивный) определяется исходным уровнем знаний, уровнем трудности изучаемого материала, логики построения изучаемой дисциплины (с учетом закономерностей познания).
3. Проблемные задания должны быть построены на таком учебном материале, объективные противоречия которого способны стать для студента противоречиями субъективными и привести к возникновению проблемных ситуаций.
4. Развитию познавательной активности студентов могут способствовать проблемные задания увеличивающейся трудности, начиная с уровня, соответствующего исходному уровню знаний каждого студента.
5. Выполнение проблемных заданий, соответствующих исходному уровню знаний, помогает студенту самостоятельно ликвидировать пробелы в знаниях и формирует промежуточный уровень познавательной активности, создавая тем самым условия для достижения более высокого уровня познавательной активности.
1. Проблемное обучение с использованием средств компьютерного обеспечения в реальных условиях вузовского учебного процесса, сопровождающегося стрессовыми ситуациями, способствует формированию познавательной активности обучающихся, раскрытию их творческого потенциала.
ГИПОТЕЗА ИССЛЕДОВАНИЯ состояла в том, что результатом процесса обучения будет не только усвоение знаний, умений и навыков, но и развитие познавательной активности обучающихся, если в основу учебного процесса с использованием средств компьютерного обеспечения положена система проблемных заданий увеличивающейся трудности, учитывающая исходный и формируемый в ходе обучения уровень знаний и познавательной активности студентов.
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.
1. Исследовать динамику развития познавательной активности студентов при использовании традиционных методов и форм обучения. а) определить характеристики реальных познавательных затруднений, которые испытывают студенты в процессе учебной деятельностиб) выявить факторы, препятствующие развитию познавательной активности студентов.
2. Определить оптимальные способы активизации познавательной деятельности студентов: а) изучить закономерности познавательной деятельности обучающихся в условиях возникновения проблемной ситуацииб) изучить особенности познавательной деятельности студентов, обучающихся с использованием компьютеров, при решении проблемных заданий увеличивающейся трудности.
3. Разработать методы конструирования алгоритмов обучающихся компьютерных программ, способствующих развитию познавательной активности студентов.
4. Разработать систему проблемных заданий и методику проведения занятий, стимулирующих познавательную активность обучающихся.
5. Изучить динамику развития познавательной активности студентов в процессе экспериментального обучения с использованием предложенных методик.
Поставленные задачи определили логику и методику исследований. Анализ педагогической литературы [1, 2, 3, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 13, 16, 17, 19, 22, 23 и др.] позволил определить современное состояние исследуемой проблемы.
При этом выявлены основные трудности решения поставленных задач:
1. Отсутствие типовых дидактических процессов, ориентированных на достижение конкретных проверяемых целей обучения и образования.
2. Неоднозначность критериев оценки уровней развития познавательной активности обучающихся.
3. Многофакторность особенностей познавательной деятельности студентов с различными типами нервной системы и уровнями мотивации к обучению в условиях стресса, создаваемого проблемными ситуациями при работе с компьютером в рамках проблемы развития познавательной активности студентов.
Изучение и анализ данных, опубликованных в литературе, обобщение данных педагогической практики позволили определить, какие аспекты проблемы нуждаются в дальнейшей разработке. На основе проведенного теоретического анализа были получены предварительные данные о взаимосвязи характера познавательной деятельности и познавательных возможностей студентов. Каждое из выдвинутых выше исходных положений нуждалось в экспериментальной проверке.
Необходимость этой проверки определила следующий этап исследований. Были проведены специальные «срезы» с целью определения уровня познавательной активности и самостоятельности работы студентов. Для проверки предположения о том, что развитию познавательных возможностей студентов будут способствовать проблемные задания, постепенно увеличивающиеся трудности, были разработаны задания и использованы в учебном процессе.
Для проверки предположения о том, что решение проблемных заданий, соответствующих исходному уровню знаний, формирует промежуточный уровень познавательной активности и создает условия для его повышения, была разработана специальная методика оценки уровня познавательных возможностей. Всего в процессах экспериментального обучения участвовали 884 студента. Материалы, полученные в результате экспериментальных исследований, подтвердили правильность сделанных предположений и позволили сделать ряд новых выводов.
Обработка материалов экспериментального обучения позволила установить причинно-следственные связи между полученными результатами и методикой обучения.
ЭТАПЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
НА ПЕРВОМ ЭТАПЕ был проведен анализ психолого-педагогической литературы по теме, изучалось современное состояние проблемы в теории и практике вузовской педагогики, сформулированы цель, задачи, гипотеза исследования.
НА ВТОРОМ ЭТАПЕ проводились теоретические исследования, разрабатывались научные подходы к формированию познавательной активности обучающихся, определены уровни развития познавательной активности, выявлены основные показатели, характеризующие эти уровни.
НА ТРЕТЬЕМ ЭТАПЕ была разработана логическая схема исследования, проводился отбор методов, средств для дальнейшей экспериментальной работы, проведен констатирующий эксперимент по определению динамики развития познавательной активности студентов при традиционном обучении, анализировалось влияние стрессовых воздействий учебного процесса. На ос-Ф нове теоретических исследований и экспериментальных данных были сформулированы основные критерии теории проблемных компьютерных технологий.
НА ЧЕТВЕРТОМ ЭТАПЕ был проведен формирующий эксперимент по определению влияния проблемных компьютерных технологий на развитие познавательной активности обучающихся. Изучались физиологические и патологические реакции организма на стрессовые воздействия компьютерных технологий обучения.
На этом этапе обобщались полученные результаты, формулировались основные выводы, оформлено диссертационное исследование.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА исследования состоит в следующем:
1. Разработана система требований к содержанию и конструированию компьютерных программ, выражающих в логическом единстве: а) соответствие предлагаемых студенту заданий исходному уровню развития познавательной активностиб) возможность выбора студентами различных познавательных маршрутов, которые обеспечивают достижение заданного уровня сформированное&tradeпознавательной активностив) возможность обеспечения с помощью компьютера на всех этапах работы студентов поощрительных комментариев их деятельности, создающих положительную мотивацию.
2. Разработаны основные положения методики проектирования компьютерных обучающих программ: а) необходимость построения компьютерных программ по многоуровневому принципу: в центре — основная проблема, требующая высокого уровня обобщения знаний и обеспечивающих ее решения дополнительный массив более простых проблемных заданий, дифференцированных по уровню трудностиб) обеспечение оперативного доступа к вспомогательной информации, возможность обращения за помощью к компьютеру на любом этапе работыв) возможность самоконтроля с ключами в памяти компьютера и поощрительными откликами, создающими эффективную обратную связь.
Показано, что:
1. Центральным механизмом развивающих компьютерных технологий является проблемная ситуация.
2. Отбор содержания обучения для развивающих компьютерных технологий обусловлен возможностью трансформации объективных противоречий дидактического материала в субъективные противорения проблемных ситуаций.
3. Адекватный содержанию способ построения дидактического материала, создающий проблемные ситуации, инициирует продуктивные психические процессы, формирует познавательную деятельность обучающихся в соответствии с закономерностями творческого поиска.
4. Использование компьютеров позволяет оптимально реализовать поставленные задачи. Алгоритмы компьютерных программ, при реализации проблемного подхода в обучении, обеспечивают соответствие внутренних и внешних условий продуктивной познавательной деятельности, учитывают положительные и отрицательные стрессовые воздействия учебного процесса.
5. При использовании компьютеров преподаватель остается центральной фигурой в организации и управлении познавательной деятельности обучающихся.
Сформулированы критерии эффективного развития познавательной активности студентов в условиях компьютерного обеспечения учебного процесса:
1. Критерий адекватности построения компьютерных технологий закономерностям умственного развития личности.
Он основан на современном представлении о деятельности мозга, как о процессе непрерывной саморегуляции, которой является «ядром» умственных способностей. Набор способов регулирования у человека разнообразен и определяет индивидуальные особенности его познавательной деятельности.
Проблемная ситуация создает такие внутренние условия, которые приводят в действие познавательный механизм, обеспечивают протекание продуктивных психических процессов. Эти процессы формируют познавательную активность обучающихся.
2. Критерий соответствия содержания целям развивающих технологийопределяет отбор и построение дидактического материала для компьютерных программ. Он продиктован, с одной стороны, необходимостью познания общих методов науки, постижения сущностного, а с другой — возможностью преобразования объективных противоречий учебного материала в субъективные противоречия проблемных ситуаций.
3. Критерий свободного развития познавательного процесса состоит в предоставлении студентам, обучающимся по компьютерным технологиям, достаточной свободы для реализации, в ходе познавательной деятельности, индивидуально-своеобразных механизмов регулирования психических процессов.
Алгоритмы компьютерных программ должны создавать условия для формирования у обучающихся собственных «алгоритмов поиска», обеспечивать систему действий, направленных на преобразование ситуации, состоящих в ее анализе, формулировании проблемы, определении тех знаний, которые являются инструментом познания.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ исследования определяется.
1. Разработкой педагогических и методических критериев эффективного развития познавательной активности студентов в условиях компьютерного обеспечения учебного процесса: а) критерий, предполагающих адекватность обучающих программ закономерностям умственного развития личности. Он определяет условия осуществления познавательной деятельности обучающихся в соответствии с закономерностями продуктивных психических процессов путем разрешения противоречий, возникающих в проблемных ситуацияхб) критерий соответствия содержания компьютерных обучающих программ целям и технологиям формирования и развития познавательной активФ ности студентов, определяющий отбор и построение дидактического материала для компьютерных программ. Этот критерий продиктован, с одной стороны, необходимостью познания студентами общих методов науки, постижения сущностного, а с другой — возможностью преобразования объективных противоречий учебного материала в субъективные противоречия проблемных ситуацийв) критерий свободного развития познавательных процессов, который выражает требования к компьютерным программам, способствующие реализации у студентов в ходе познавательной деятельности индивидуально-своеобразных механизмов регулирования психических процессов, формироф ванию собственных «алгоритмов поиска» .
2. Психолого-педагогическим, дидактическим и методическим обоснованием применения компьютерных технологий в проблемном обучении в реальных условиях вузовского учебного процесса, сопровождающегося стрессовыми ситуациями.
3. Разработка дидактического подхода к созданию системы проблемных заданий для адаптированных компьютерных программ.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ работы выражается:
1. В разработке системы проблемных заданий постепенно увеличивающейся трудности, учитывающей исходный уровень знаний и познавательной активности студентов, эффективность влияния которой на развитие познавательной активности проверена на большом контингенте обучающихся различных возрастных групп в ходе различных типов занятий в течение многих лет.
2. В выявлении факторов, препятствующих развитию познавательной активности и самостоятельности студентов в процессе обучения.
3. В разработке методики создания системы проблемных заданий и алгоритмов компьютерных программ, позволяющих под контролем преподавателя изменять уровень трудности проблемных заданий с учетом исходного и формируемого в процессе обучения уровня знаний и познавательной активности обучающихся.
В ходе проведения исследований были отмечены следующие преимущества использования компьютеров в проблемном обучении:
1. При выполнении задания учащиеся могут использовать средства компьютерной графики, что увеличивает наглядность получаемых моделей.
2. Алгоритмы работы компьютеров позволяют адаптировать задания в зависимости от индивидуальных особенностей мышления студентов, а также включать элементы самоконтроля.
3. Исследование компьютеров в проблемном обучении позволяет организовать учебный процесс оптимальным образом с учетом особенностей функционирования центральной нервной системы и психической деятельности каждого студента.
НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ следующие положения:
1. Для эффективного развития познавательной активности студентов необходимо компьютерное обеспечение учебного процесса, отвечающего следующим критериям: а) адекватность компьютерных обучающих программ закономерностям умственного развития личностиб) соответствие содержания компьютерных обучающих программ целям и технологиям развития познавательной активности студентовв) свободное развитие познавательных процессов.
2. Продуктивная познавательная деятельность студентов в условиях компьютерного обеспечения учебного процесса формируется системой проблемных заданий увеличивающейся трудности, учитывающей уровень знаний и познавательной активности обучающихся.
3. Методы проектирования обучающихся компьютерных программ должны соответствовать системе требований, включающих: а) многовариантность и дифференцированность системы проблемных заданий по уровню трудностиб) доступность и оперативность помощи студентув) систематический результативный самоконтроль и поощрительные комментарии.
АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПУБЛИКАЦИИ.
Материалы исследования докладывались на заседании сектора вечернего, заочного и последипломного обучения НИИ Высшей школы 21 марта 1978, на Координационном совещании отдела теории и методики обучения НИИ Высшей школы 16 мая 1978 года, на семинаре «Активные методы обучения в высшей школе» на факультете новых методов и средств обучения в Политехническом музее (Москва, 1982 г.), на научно-методической конференции «Исследование факторов, влияющих на академическую успеваемость студентов» НИИ Высшей школы «Москва, ноябрь 1979 г.), на научно-методической конференции ВЗПИ, 8 декабря 1976 года.
Материалы исследований использовались в учебном процессе Всесоюзного заочного политехнического института по курсу «Общая физика», на подготовительном отделении Московского автомобильно-дорожного института по курсу «Физика» .
Результаты исследований опубликованы в шести статьях (75, 114, 115, 118−120).
СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ.
Диссертация включает в себя введение, три главы, заключение, приложения и список используемой литературы.
Какие выводы можно сделать, наблюдая эти явления.
2. Какие величины вводятся для количественной характеристики: а) электрического поля, б) магнитного поля.
3. Отличается ли поле в вакууме и среде?
4. От чего зависит: а) электрическое взаимодействиеб) магнитное взаимодействие9.
5. Изменение каких характеристик рассмотренных явлений приводит к установлению законов?
6. Чем обусловлено возникновение: а) электрического поляб) магнитного поля.
7. В чем состоит относительность деления электромагнитного поля на электрическое и магнитное?
8. Какая взаимосвязь существует между электрическим и магнитным полями?
Результаты экспериментального обучения представлены в таблицах (13−20) и в виде графиков (рис. 1−4). Сравнение данных, полученных для различных факультетов показывает, что для «сильных» факультетов характерно уменьшение числа студентов, проявляющих 1-й уровень познавательной активности и самостоятельности и увеличение студентов 3-го уровня уже во втором семестре, в то время как для «слабых» процесс активизации протекает более медленно, наблюдается «раскачка» студентов, заметное увеличение познавательной активности наблюдается только в третьем семестре.
В слабых группах, по-видимому, некоторую отрицательную роль играет взаимное влияние студентов в процессе общения, т. е. некий средний уровень познавательной активности, характерный для группы в целом, как учебного коллектива, который замедляет, тормозит активизацию познавательной деятельности.
В сильных группах, наоборот, высокий исходный уровень познавательной активности оказывает положительное влияние, проявляющееся в более интенсивной активизации студентов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
.
В диссертации проведено комплексное исследование проблемы развития познавательной активности студентов при обучении с использованием компьютерных технологий. Анализ проводился с учетом особенностей психической деятельности студентов в условиях проблемной ситуации. Исследовалось влияние стрессовых воздействий, обусловленных процессом обучения, условиями проведения занятий и электромагнитными излучениями компьютеров.
Результатом выполненной работы является:
1. Разработка теоретических основ развивающих компьютерных технологий.
2. Практические рекомендации по созданию системы проблемных заданий, формирующих продуктивную психическую деятельность обучающихся.
3. Разработка способов построения алгоритмов адаптированных компьютерных программ, инициирующих развитие познавательной активности студентов.
Проведенное теоретическое и экспериментальное исследование позволяет сделать следующие выводы:
1. В основу теории проблемных компьютерных технологий могут быть положены следующие принципы: а) Принцип адекватности построения компьютерных технологий закономерностям умственного развития личности. Он определяет условия осуществления познавательной деятельности обучающихся в соответствии с закономерностями продуктивных психических процессов путем разрешения противоречий, возникающих в проблемных ситуациях. б) Принцип соответствия содержания целям развивающих технологий, определяющий отбор и построение дидактического материала для компьютерных программ. Этот принцип продиктован, с одной стороны, необходимостью познания общих методов науки, постижения сущностного, а с другой — возможностью преобразования объективных противоречий учебного материала в субъективные противоречия проблемных ситуаций, в) Принцип «свободы развития познавательных процессов», который выражает требования к алгоритмам компьютерных программ, способствующих реализации у студентов в ходе познавательной деятельности индивидуально-своеобразных механизмов регулирования психических процессов, формированию собственных «алгоритмов поиска» .
2. Проблемные ситуации в процессе обучения могут возникать спонтанно, под влиянием самой логики построения изучаемого курса, и целенаправленно создаваться преподавателем при помощи проблемных вопросов и заданий. Однако, не любая, произвольно взятая, последовательность проблемных вопросов и заданий способна развивать познавательную активность студентов, а лишь такая, которая отвечает целому ряду условий. а) Система проблемных заданий должна быть построена на таком содержании учебного материала, объективные противоречия которого способны стать для студентов противоречиями субъективными и привести к возникновению проблемных ситуаций. б) Развитию познавательной активности будут способствовать проблемные задания увеличивающейся трудности, начиная с уровня, соответствующего исходному уровню знаний каждого студента. в) Система проблемных заданий должна быть построена с учетом общих закономерностей научного поиска. Она должна ориентироваться на общие методологические основы процесса познания — движение от явления к сущности, от сущности первого порядка к сущности более высокого порядка и т. д. Содержание этого процесса должно быть одним из принципов, организующих познавательную деятельность.
Соответствие уровня трудности проблемного задания уровню знаний и познавательной активности обучающегося создает оптимальный уровень возбуждения центральной нервной системы, необходимый для наиболее продуктивной познавательной деятельности. Адаптационный механизм человека в этом случае работает максимально эффективно. В результате наблюдается наилучшее условие знаний, развитие познавательной активности студентов и усиление мотивации к обучению.
3. Алгоритмы компьютерных программ должны быть построены по многоуровневому принципу. В центре — основная проблема, и обеспечивающей ее решение дополнительный массив более простых проблемных заданий, дифференцированных по уровню трудности. Необходимые составляющие программы — оперативный доступ к вспомогательной информации, возможность обращения за помощью на любом этапе работы, элементы самоконтроля с ключами в памяти компьютера и поощрительными реакциями, обеспечивающие эффективную обратную связь.
Решение проблемных заданий, соответствующих исходному уровню знаний, помогает обучающемуся самостоятельно ликвидировать пробелы в знаниях и формирует промежуточный уровень познавательной активности, создавая, тем самым, условия достижения более высокого уровня познавательной активности.
4. Изучение процесса развития познавательной активности студентов показало, что проблемные компьютерные технологии вносят изменения в характер познавательной деятельности обучающихся. Выполнение основного и вспомогательных проблемных заданий отличается большей самостоятельностью принятия решений и выбора средств достижения цели, способностью формировать систему знаний. Это обусловлено продуктивным характером познавательной деятельности в условиях проблемных ситуаций, возможностью оперативного использования необходимой информации и требуемой помощи.
В оптимальном случае при обучении с использованием компьютерных технологий изменяется отношение студентов к предмету, процессу и цели познания. Оно определяется стремлением к самостоятельному поиску неизвестного, подлежащего усвоению знания.
В ходе исследования установлено, что наиболее эффективное использование методической системы развития познавательной активности достигается при учете фактора общения и взаимного обучения студентов. В процессе экспериментального обучения не только вносились изменения в способ организации в структуру мыслительной деятельности студентов, но и исследовалось влияние межличностных отношений, определялась роль общения студентов при выполнении проблемных заданий, обсуждении результатов и изучении нового материала. Исследовалось влияние характера взаимоотношений студентов и преподавателей, оценивалось влияние группы в целом на рост познавательной активности обучающихся.
5. В результате проведенного исследования было показано, что использование компьютеров в проблемном обучении обладает следующими достоинствами: а) При выполнении заданий обучающиеся могут использовать средства компьютерной графики. Это увеличивает наглядность получаемых моделей, стимулирует запись информации в долговременную память студентов, обеспечивает более глубокое усвоение материала. б) Компьютерная программа, адаптированная к уровню знаний и познавательной активности обучающихся, позволяет обеспечить необходимый индивидуальный темп работы студентов, а также включить элементы самоконтроля. в) Использование компьютера позволяет преподавателю осуществлять оперативный контроль знаний обучающихся и своевременную коррекцию их познавательной деятельности.
Вместе с тем, проблемные компьютерные технологии изменяют характер стрессовых реакций обучающихся.
В процессе формирования операционной и мотивационной составляющих познавательной активности уменьшается стрессовая реакция, вызванная субъективными ощущениями дефицита времени, большого объема и трудности изучаемого материала.
При работе с компьютером снимается эмоциональный стресс, вызванный ожиданием вопросов преподавателя и необходимостью отвечать ему вслух перед группой студентов. В то же время, обучающиеся часто испытывают стрессы, вызванные недостаточным владением компьютером, сбоями в его работе, медленной реакцией компьютера на запросы и команды.
Электромагнитные излучения компьютеров, воздействуя на нервную систему обучающихся, вызывают ее повышенное возбуждение, аналогичное возбуждению при эмоциональном стрессе, и стимулирует запоминание учебной информации.
При непрерывной работе с компьютером более 20−30 минут это преимущество сменяется истощением нервной системы.
6. Изучение факторов, препятствующих развитию познавательной активности студентов показало, что а) традиционные формы и методы обучения не учитывают закономерностей психического развития личности и поэтому не способствуют развитию познавательной активности. б) исходный уровень знаний и познавательной активности у большинства студентов не соответствует требованиям учебной программы и не позволяет им самостоятельно включаться в процессе обучения. Условия, способствующие развитию познавательной активности не создаются. в) студенты и часть преподавателей, отмечая среди основных трудностей процесса обучения недостаток времени, недоступность изложения материала в учебнике, большой объем и сложность предмета, не осознают, что, на самом деле, одна из главных причин отмеченных трудностей — несформированность операционной и мотивационной составляющих познавательной активности обучающихся. Следствием этого является отсутствие целенаправленных усилий по развитию познавательной активности студентов.
Задача преодоления перечисленных трудностей решается путем разработки компьютерных технологий стимулирующих познавательную активность обучающихся. Это требует определенных знаний и больших затрат времени преподавателей.
7. Результаты практического применения разработанной компьютерной технологии при обучении большого контингента студентов различных возрастных групп подтвердили правильность положенных в ее основу принципов, эффективность дидактического подхода к созданию системы проблемных заданий и способа построения алгоритмов компьютерных программ.
Проведенное исследование выявило проблемы, которые требуют дальнейших исследований:
1. Определение содержания и взаимосвязей различных предметов, которые могут быть положены в основу единой компьютерной технологии развития познавательной активности студентов.
2. Разработка способов и границ усложнения проблемных заданий для студентов различных форм обучения.
3. Определение оптимальных с точки зрения развития познавательной активности форм общения студентов и преподавателей, взаимного обучения студентов и возможностей их компьютерного обеспечения.
4. Дальнейшее изучение роли компьютерных технологий в становлении личности обучающегося, воздействия электромагнитных излучений компьютеров на работу мозга человека, его психическую деятельность.
Задание 1.
Дана картина расположения эквипотенциальных поверхностей электрического поля. Известно также, что ф1 > ф2- Каково примерное направление силовых линий этого поля?
Первый слой, непосредственно заданный условием, предполагает выделение общего принципа взаимного расположения силовых линий и эквипотенциальных поверхностей. К установлению этого принципа студент может придти двумя путями:
1. На основе анализа графического изображения электростатических полей, образованных заряженными телами различной формы.
2. Исходя из того, что направление нормали к эквипотенциальной поверхности совпадает с направлением вектора напряженности электростатического поля в этой же точке.
Выход во второй слой (не заданный непосредственно условием задания) предполагает определение взаимосвязи величины напряженности электростатического поля и густоты эквипотенциальных поверхностей.
Задание 2.
Электростатическое поле образовано заряженными плоскостями. а) Сравните работу по перемещению заряда в электростатическом поле из точки «А» в точку «В» и из точки «А» в точку «С». б) Расстояние между плоскостями уменьшим в два раза. Сравните работу по перемещению заряда из «А» в «В» и из «А1» в «В1». ф1 В ^J.
• 17 А Ф1 а).
С Г 1.
А1 ф2 б) Ф1 [7 сК 1.
Решая первую часть задания (рис. «а») студенты устанавливают, что величина работы в электростатическом поле не зависит от пути, проходимого зарядом и определяется разностью потенциалов начальной и конечной точек:
A = q (.
На этом основании они делают вывод о соотношении величин работ на участках АВ и АС. Во второй части задания (рис. б) устанавливается взаимосвязь между разностью потенциалов начальной и конечной точек (pin ф2, величиной напряженности электростатического поля Е и расстоянием (d) между эквипотенциальными поверхностями, на которых лежат точки: ф}- ф2 = Ed (для однородного поля). Анализируется характер изменения входящих в это соотношение величины, на основании того, что Е = сг/е. (а — поверхность плотности зарядка, ст = q/s), a q не изменяется при уменьшении расстояния между плоскостями, делается вывод о неизменности величины напряженности электростатического поля между пластинами при уменьшении расстояния между ними. Отсюда следует, что работы по перемещению заряда на участках АВ и А1 В1 равны.
Таков примерный ход рассуждений студентов при решении первого слоя задания. Студенты, не останавливающиеся на этом, выходят во второй слой задания, непосредственно не заданного условием. Они анализируют и такой вариант, когда расстояние между плоскостями уменьшено в два раза, сохранив при этом неизменными потенциалы плоскостей, и дают решение для этого случая. Они показывают, что напряженность поля увеличивается и, следовательно, работы по перемещению заряда в электростатическом поле также увеличится.
Задание 3.
Проведите мысленно опыты, схемы которых представлены на рисунках. Объясните наблюдаемые явления.
1.
II.
N S О В.
5. х.
X Ч.
1. Магнит движется относительно катушки, включенный в цепь гальванометра.
2. Катушка с током движется относительно катушки, включенной в цепь гальванометра.
3. а) Цепь катушки 2 замыкается и размыкается, б) Изменяется ток в цепи катушки 2.
4. Контур поворачивается вокруг оси. а) Не параллельной В и не перпендикулярной плоскости контура. б) Параллельной В. в) Перпендикулярной плоскости контура.
5. Изменяется площадь, охватываемая контуром.
Решая задание в первом слое, студенты описывают явления, которые должны наблюдаться в представленных схемах, делают вывод о том, что при изменении магнитного потока, пронизывающего проводящих контур, в контуре возникает электрический токпричем величина индукционного тока не зависит от способа, которым вызывается изменение потока магнитной индукции и определяется лишь скоростью изменения потока, то есть значением d/dt. В заключении они формулируют закон электромагнитной индукции: во всяком замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции через поверхность, ограниченную этим контуром, возникает электрический ток.
Во втором слое студенты выходят за пределы явления электромагнитной индукции, которое имеет место во всех схемах и делают вывод о том, что переменное магнитное поле порождает вихревое электрическое, о неразрывной связи электрического и магнитного полей, говорят о явлении электромагнитной индукции, как о подтверждении этой взаимосвязи, о существовании единого электромагнитного поля, проявляющегося в зависимости от условий в виде электрического и магнитного полей, об относительности деления электромагнитного поля на электрическое и магнитное.
Задание 4.
Дайте характеристику поля, возникающего при следующих условиях: а) Заряженная частица была неподвижна в течение некоторого промежутка времени, затем начала двигаться и, достигнув скорости V, продолжала движение с этой скоростью. б) Ток в неподвижном проводнике изменяется от Ji до J2. в) Проводник с постоянным током в течение некоторого промежутка времени был неподвижен, затем начинает двигаться и, достигнув скорости V, движется равномерно с этой скоростью.
Решая задание в пределах первого слоя, студенты ограничиваются лишь определением характера поля, существующего в пространстве в различные интервалы времени (при различных условиях существования зарядов).
Студенты, выходящие во второй слой, обобщают свойства электрического и магнитного полей, делают вывод о существовании единого электромагнитного поля, проявляющегося в зависимости от условий, в виде электрического и магнитного полей, вскрывают их природу, говорят об относительности деления электромагнитного поля на электрическое и магнитное.
Предложенные задания (1,2,3 см. Приложение 1) требовали различных г уровней познавательной самостоятельности (первый слой), и вместе с тем, позволяли проявить высший уровень познавательной активности, который характеризуется «стремлением к выяснению причинных связей и зависимостей, к теоретическим обобщениям» .1 (Второй слой). — Первое задание требовало первого уровня познавательной самостоятельности (установления прямых связей между элементами условия). Второе — второго уровня при решении первой части задания (установление связей между элементами на основе промежуточных суждений) и третьего уровня при решении второй части задания (установление скрытых сущностях связей). Третье задание — второго уровня и четвертое — третьего уровня познавательной самостоятельности.
Уровень развития познавательных способностей мы определяли по тому, насколько правильно и полно студент решал первую, видимую часть задания (первый слой) — выходил ли во второй слой, и какой уровень познава.
1 Д. Б. Богоявленская «Метод исследования уровней интеллектуальной активности» «Вопросы психологии» 1971, № 1, стр. 146. тельной активности проявлял. Наличие того или иного уровня познавательной самостоятельности мы констатировали в том случае, если при решении всех заданий студент проявляет познавательную самостоятельность одного уровня и не обнаруживает достаточно стойко показателей другого уровня. Уровень познавательной активности мы оценивали по тому, какую активность студент проявлял во втором слое (в соответствии с критериями Д.Б.Богоявленской). Уровень познавательных способностей определяли по совокупности уровней познавательной активности и самостоятельности. Например, студент устойчиво проявляет второй уровень познавательной самостоятельности и второй уровень познавательной активности. Познавательные способности мы относим ко второму уровню.
Если студент проявляет второй уровень познавательной самостоятельности и первый уровень познавательной активности, познавательные способности мы относим к первому уровню.
В том случае, когда студент успешно решает все задания в первом слое, то есть проявляет третий уровень познавательной самостоятельности, но не выходит за пределы первого слоя, познавательные способности мы определяем на основе комплексной оценки процесса и результатов работы такого студента. Сюда входят наблюдения за выполнением лабораторных работ, анализ ответов при защите работ, характера вопросов, которые студент задает преподавателю и т. д.
В результате наблюдений за работой студентов на занятиях в лабораториях «механика и молекулярная физика», «электричество и магнетизм» и «оптика», анализы их ответов, решений проблемных заданий, мы определили уровень познавательной активности и самостоятельности, который проявляет каждый студент в различных частях лабораторного практикума (то есть в первом, втором и третьем семестрах. В каждой группе было определено количество студентов, устойчиво проявивших первый, второй и третий уровень познавательных способностей и общее количество студентов каждого уровня.
Данные исследования сведены в таблицы, а также представлены в виде диаграмм и графиков.
