В статье предлагается использование проблемного метода обучения на занятиях по дисциплине «Физика» в вузе для развития творческого мышления и самостоятельной поисковой деятельности обучающихся. Приведены рекомендации использования проблемных ситуаций на различных видах занятий.
Современное общество требует развития творческих способностей молодых специалистов, требует от каждого члена общества умения систематически и постоянно учиться и совершенствоваться.Федеральные Государственные образовательные стандарты высшего образования устанавливают необходимость формирования компетенций выпускника. Компетенции — это не что иное как способности применять полученные знания, умения и навыки для успешной работы в определенной области деятельности.
Таким образом, задача высшего образования является не только педагогической, но и социальной. Выпускник вуза должен обладать не просто суммой конкретных знаний, он должен уметь делать самостоятельные выводы, иметь творческое мышление.
Расширение целей обучения ведет к необходимости пересмотра и изменения средств и способов их достижения. Современные стандарты высшего образования приведены в большее соответствие с требованиями научно-технического прогресса, науки и производства, что значительно усилило развивающую функцию обучения.
Содержание образования нацелено на умственное развитие обучающегося, развитие его мышления, что является главным показателем развивающего обучения.
В настоящее время накоплен большой опыт развития самостоятельности познавательной деятельности учащихся, появились новые направления в теории обучения, которые и составляют содержание современной дидактики. Сформировались теории активизации познавательной деятельности (М. Н. Скаткин), теория содержательного обобщения (В. В. Давыдов, Д. Б. Эльконин), теория формирования познавательного интереса (Г. И. Щукина), программированное обучение (И. Г. Беспалько, Н. Ф. Талызина), проблемное обучение (О. Я. Лернер, А. М. Матюшкин), алгоритмизированное обучение (Л. Н. Ланда) и другие. Широко используются технические средства обучения для организации и проведения занятий.
Эти изменения вносят большой прогрессивный вклад в преподавание дисциплины «Физика» в вузе. Как известно, изучение физики требует от обучающегося умения мыслить не столько репродуктивно, а главным образом творчески, анализировать и сопоставлять факты, проводить аналогии, обобщать, абстрагировать. Понимание сущности физических процессов и явлений, владение терминологией является фундаментом компетентности специалиста технического профиля. Поэтому повышение эффективности процесса обучения и контроля знаний, умений и навыков, особенно навыков, способствующих овладению опытом творческой деятельности, получаемых при изучении дисциплины «Физика», является крайне важным.
Одним из возможных путей решения этой задачи является разумное комбинирование различных форм и методов обучения. Разумное в том смысле, что и количество применяемых на занятии методов должно быть оптимальным, и сами, выбираемые преподавателем, методы и приемы должны учитывать вид занятия (лекция, практическое или лабораторное занятие, семинар, круглый стол и т. д.). Так, например, ни в коем случае нельзя увлекаться применением технических средств обучения на лабораторных и практических занятиях по дисциплине «Физика», так как в первую очередь обучающиеся должны получать навыки самостоятельной деятельности. Дисциплина «Физика» требует постоянного осмысления, сосредоточения внимания, а частое показывание мультимедийных роликов, видеофрагментов приводит к рассеянию внимания обучающихся и существенному снижению их мыслительной активности. Поэтому для проведения лабораторных и практических занятий такие средства обучения, как мультимедийные доски, проекторы и т. п. целесообразно использовать весьма умеренно, только для наглядности изучаемого процесса или явления.
Для обучения специалистов технического профиля лучшим видом проведения лабораторного занятия является работа с лабораторными стендами, установками и реальными измерительными приборами. Совместное обсуждение возникших в результате выполнения работы ошибок, причин неправильной работы схем, отсутствия показаний измерительных приборов и самостоятельное их исправление обучающимися и накапливает тот драгоценный опыт технического специалиста, который оказывается неоценимым при возникновении «нештатных» ситуаций в профессиональной деятельности. А вот на лекциях, семинарских занятиях применение различных технических средств обучения оказываются очень полезным. Однако, как показывает опыт, на лекционных занятиях вывод формул и законов преподавателем на доске имеет наибольшие наглядность, доказательность и воспринимаемость изучаемого материала для обучаемых. Поэтому помещать их на слайды презентации не следует.
Важным аспектом для повышения эффективности образовательного процесса при преподавании дисциплины «Физика» является постоянное удерживание внимания аудитории. Преподаватель должен быть тонким психологом, улавливающим любые изменения настроений, постоянно контролирующим ситуацию [1]. Опытный преподаватель умело использует различные педагогические приемы [2,3], импровизируя на каждом занятии. Несмотря на то, что структура занятия, дидактические материалы, презентации являются заранее проработанными, использование тех или иных психологических и педагогических методов и приемов [1,3,4] в ходе занятия выбирается преподавателем «на ходу». Это происходит вследствие нескольких причин: уровень групп различен; поведение обучающихся зависит и, в том числе, от того, с какого занятия пришли обучающиеся (например, после зачетов по физической подготовке, после итоговой контрольной по какой-либо дисциплине и т. п.); время проведения занятия (как известно, на первых занятиях обучающиеся бодрее, работают активнее, затем постепенно накапливается усталость) и т. п.
Наиболее предпочтительным, на наш взгляд, методом организации занятия по дисциплине «Физика», позволяющим повысить эффективность преподавания и преодолеть описанные выше трудности концентрирования внимания обучающихся, является проблемное обучение [4], поскольку способствует овладению творческой деятельностью, развивает продуктивное творческое мышление, стимулирует активность и заинтересованность обучающихся.
Психологической наукой установлено, что мышление начинается при столкновении человека с проблемой, в проблемной ситуации [4]. Поэтому основу обучения, которое обеспечивает творческое усвоение знаний, составляют проблемные ситуации, систематически и преднамеренно создаваемые преподавателем путем постановки проблемных вопросов, задач, заданий.
Проблемная ситуация — понятие, характеризующее психическое состояние взаимодействия индивида или группы с вероятностной предметной и/или социальной средой. Оценка человеком противоречивости этой среды обусловливает переживание интеллектуального затруднения, приводит к порождению познавательной мотивации, мыслительному взаимодействию с ситуацией и включенными в нее людьми. В результате проблемная ситуация преобразуется в задачу либо проблему [5].
Осознание того, что ранее усвоенных знаний оказывается недостаточно, возникающее при выполнении практического или теоретического задания, и возникновение субъективной потребности в новых знаниях порождает целенаправленную познавательную активность. В зависимости от характера противоречия между знанием и незнанием, лежащего в основе затруднения, различают типы проблемных ситуаций:
1) известным способом,
2) путем догадки,
3) путем логического анализа.
Проблемная ситуация дает толчок началу мыслительного процесса, а при постановке и решении проблемы протекает активная мыслительная деятельность.
Мыслительный процесс от возникновения проблемной ситуации до решения проблемы имеет несколько этапов:
1) осознание проблемной ситуации (сущности затруднения) и постановка проблемы;
2) нахождение способа решения путем догадки или выдвижения предположений и обоснования гипотезы;
3) доказательство гипотезы;
4) проверка правильности решения проблемы.
Познавательная деятельность обучающихся может считаться самостоятельной только в том случае, если они в возникшей проблемной ситуации самостоятельно проходят все или основные этапы мыслительного процесса, требующие активного умственного поиска.
Рассмотрим примеры применения проблемного обучения на занятиях по дисциплине «Физика».
Преподаватель преднамеренно создает проблемные ситуации и организует поисковую деятельность обучающихся по самостоятельной постановке проблем и их решению либо сам ставит проблемы и решает их, показывая обучающимся логику движения мысли в ситуации поиска. Активность и интерес обучающихся при этом могут быть вызваны элементами новизны и эмоциональностью изложения материала преподавателем.
Создавая проблемную ситуацию надо помнить, что задание должно быть выполнимым обучающимися. Оно должно заставить их задуматься над поставленной проблемой, задачей, провести аналогии с уже изученными процессами и явлениями, вспомнить пройденный материал.
На практическом занятии проблемой можно сделать выбор модели, описывающей явление или процесс, для решения задачи. Обучающиеся должны при анализе условия определить, какие можно сделать упрощения, какими воздействиями на рассматриваемую физическую систему можно пренебречь (например, пренебречь влиянием внешних тел, считать объекты системы материальными точками и т. п.), а какие наоборот необходимо учитывать. Результатом должен быть обоснованный выбор модели, к которой применим изученный ранее или изучаемый физический закон.
Очень полезен при проблемном обучении метод аналогий. Обучающиеся должны освоить его, так как этот метод очень хорошо развивает творческую мыслительную деятельность и является основой многих открытий науки. Преподавателю обязательно надо акцентировать внимание при изложении материала на путях, которыми были сделаны открытия учеными. Например, Джеймс-Клерк Максвелл обнаружил, что картина силовых линий электромагнитного поля аналогична картине распределения линий тока в движущейся жидкости и перенес известное к тому времени математическое описание гидродинамических процессов на процессы электродинамики. Классический пример эффекта Доплера — изменение тона гудка приближающегося и удаляющегося поезда создает эффект движущегося по направление к нам, а потом удаляющегося от нас источника звукового сигнала. Это происходит вследствие увеличения частоты звуковой волны при приближении источника сигнала и уменьшении при удалении. Тот же самый случай мы имеем, когда движется источник света. При его приближении наблюдателю кажется, что свет синеет, при удалении — краснеет. В 1914–1917 годах астрономы выяснили поразительный факт, которому не придавали значения до 1919 года, что большинство далеких галактик разбегаются от нашей Галактики с довольно большими скоростями, причем самые далекие из них с самыми большими скоростями. Наблюдение спектров далеких туманностей показало, что хорошо известные линии, например, ионизированного кальция или водорода, находятся «не на своих местах», а сдвинуты далеко в красную линию спектра. Так был обнаружен и подтвержден факт разлета галактик и появился термин «красное смещение».
Подобных аналогий при изучении физики можно найти множество. Необходимо подчеркнуть, что аналогии такого характера касаются в основном только математических моделей, математического описания, а не указывают на тождественность физических процессов и явлений. Обучающиеся должны различать ситуации, когда аналогии проводятся относительно сущности физических явлений, а когда — их математических описаний.
Попутно обучающиеся осваивают метод теоретических рассуждений, в процессе которых происходит переход от посылок к выводам, т. е. метод дедукции. Это важнейший для специалистов технического профиля метод теоретического познания, основанный на правилах логики.
Метод аналогий удобен при проблемном обучении на практических занятиях. Например, аналогия динамических характеристик поступательного и вращательного движения (масса m и момент инерции I, равнодействующая всех сил F и момент сил M), электродинамических характеристик (смещение x и заряд q, скорость v и сила тока I, ускорение a и изменение силы тока I/t, масса m и индуктивность L) и т. д.
На лабораторном занятии можно поставить проблему получить, а затем опытным путем подтвердить правильность и правомерность использования той или иной формулы. Например, пользуясь уже известной обучающимся формулой периода колебания пружинного маятника, получить формулу Томпсона 
, собрать схему колебательного контура и, проведя необходимые измерения, убедиться в совпадении результатов теоретических и эмпирических исследований.
Такова принципиальная схема организации процесса продуктивного, творческого усвоения нового знания и нового способа действия. Активность мышления и интерес обучающихся возникают в проблемной ситуации даже в том случае, если проблему ставит и решает преподаватель. Но высший уровень активности обучающихся достигается тогда, когда они сами формулируют проблему, выдвигают предположения, обосновывают гипотезу, доказывают ее и проверяют правильность решения.
Основным видом действий преподавателя по организации процесса обучения и управлению им выступает в данном случае не объяснение материала, как, например, при традиционном или объяснительно-иллюстративном обучении, а постановка проблемных вопросов, пояснительных задач, учебных заданий.
Постановка проблемных вопросов, задач и заданий в сочетании с наглядностью побуждает обучающихся к умственным действиям творческого характера и обеспечивает их самостоятельную поисковую деятельность (поиск ответов на проблемные вопросы, самостоятельное решение задач или выполнение заданий).
Самостоятельность добывания знаний, таким образом, совершается на занятии, под руководством преподавателя. И здесь мы видим еще один положительный результат проблемного обучения: формируются навыки правильного и эффективного самостоятельного освоения разносторонних вопросов дисциплины, которые вызывают интерес обучающегося, но не охвачены рабочим планом в силу имеющихся временных границ и широты накопленных человечеством знаний.
Проблемное обучение сложнее многих методов обучения, но, как показывает практика, вполне доступно как для преподавателей, так и для учащихся. Главными условиями его организации являются
знание путей и способов его организации.
обеспечение достаточной мотивации, способной вызвать интерес к содержанию проблемы;
обеспечение посильности работы с возникающими на каждом этапе проблемами (рациональное соотношение известного и неизвестного);
значимость информации, получаемой при решении проблемы, для обучаемого.
В ходе проблемного изложения материала по дисциплине «Физика» ставятся проблемы либо реально возникавшие в ходе развития науки физики, либо специально сконструированные преподавателем, обсуждаются гипотезы, ставятся мысленные эксперименты, формулируются выводы, исходящие из различных предположений, ставятся, если это возможно, реальные эксперименты, подтверждающие выводы, конструируются приборы и установки, основанные на изученных принципах. По мере накопления объема знаний и развития мыслительной деятельности обучающихся могут усложняться проблемные вопросы и увеличиваться доля их участия в процессе познания и степень самостоятельности при решении поставленных задач.
Таким образом, применение проблемного обучения на занятиях по физике обеспечивает не только то, что обучающиеся воспринимают, осознают и запоминают информацию, но и следят за логикой доказательства, контролируют его убедительность, участвуют в прогнозировании следующего этапа рассуждения или опыта, включаются в процесс осмысления. Тем самым процесс познания приобретает творческий характер.
Литература:
- Самыгин, С. И. Психология и педагогика: Учебное пособие / С. И. Самыгин, Л. Д. Столяренко. — М.: КноРус, 2012. — 480 c.
- Лернер, И. Я. Дидактические основы методов обучения / И. Я. Лернер. — М.: Педагогика, 1981. — 186 с.
- Вербицкий, А. А. Активное обучение в высшей школе: комплексный подход: Метод. пособие. — М.: Высш. шк.,1991. — 207с
- Брушлинский А. В. Психология мышления и проблемное обучение. — М.: Знание, 1983. — 98 с.
- Вербицкий А. А., Ильязова М. Д. Инварианты профессионализма: проблемы формирования: монография / А. А. Вербицкий, М. Д. Ильязова. — М.: Логос, 2011. — 288 с.
