Дисциплина «Физика» для студентов химических специальностей изучается на первом и втором курсах. Процесс изучения дисциплины направлен на формирование элементов следующих компетенций в соответствии с ФГОС ВПО и ОП ВО по направлению подготовки 020100 Химия (квалификация (степень) «Бакалавр»):
а) общекультурных (ОК):
– ОК-5 «Уметь логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь»;
– ОК–6 «Использование основных законов естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применение методов математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования»;
– ОК-8 «Способен понимать сущность и значение информации в развитии современного информационного общества, сознавать опасности и угрозы, возникающие в этом процессе, соблюдать основные требования информационной безопасности, в том числе защиты государственной тайны»;
– ОК-14 «Готовность работать в коллективе, способность к разрешению конфликтов и социальной адаптации».
В соответствии с требованиями ФГОС ВПО по данному направлению подготовки реализация компетентностного подхода к изучению дисциплины «Физика» предусматривает использование в учебном процессе в сочетании с аудиторной работой интерактивных форм проведения занятий (не менее 20 %). Такие занятия позволяют выяснить уровень сформированности той или иной компетенции.
Как показывает практика, сложившаяся система подготовки студентов ориентирована преимущественно на информационное обучение, слабо вооружая их опытом практических отношений в сфере избранной профессии. В преподавании научных дисциплин отсутствуют междисциплинарные связи, что порождает их разобщенность, блокирует процессы формирования у студентов целостного представления о будущей профессиональной деятельности. Поэтому актуальной проблемой является подготовка студентов нефизических специальностей, в рамках учебного процесса, которая сможет соединить теоретические знания и практические умения в единое целое. Примеры некоторых интерактивных форм проведения занятий представлены в табл. 1.
Таблица 1
|
№ п/п |
Формы |
Тема |
Цель |
Описание |
|
1 |
Практико-ориентированное занятие |
Уроки решения прикладных задач |
Сформировать умение работать в команде, применять знания в конкретной ситуации |
Создание проектов по применению знаний по физике при решении профессиональных задач |
|
2 |
Бинарный урок |
Элементы векторной алгебры |
Формирование умений работать с векторами, представление физических величин дифференциальными уравнениями |
Урок интеграции двух дисциплин: векторной алгебры и физики. |
|
3 |
Интерактивная лекция |
Изучение динамики вращательного движения на моделях. Гироскопические эффекты |
Студенты должны усвоить основные понятия и законы вращательного движения |
Постановка проблемы, разработка способа ее решения и реализация найденного решения. Применение закона сохранения момента импульса для объяснения принципа работы гироскопа. |
|
8 |
Компьютерные симуляции |
Изучение законов постоянного тока. Расчет цепей. |
Расчет цепей постоянного тока с использованием компьютерных программ |
Моделирование и расчет цепей постоянного тока с помощью правил Кирхгофа |
|
9 |
Тематическая дискуссия |
Энциклопедия магнетизма |
Студенты должны усвоить магнитные свойства вещества |
Постановка проблемы, разработка способа ее решения и реализация найденного решения. Построение петли гистерезиса |
|
11 |
Бинарный урок |
Оптические явления в физике и химии |
Показать применение оптических явлений в химии и физике |
Изучение законов геометрической оптики, получение и построение изображений. Применение оптических приборов в профессиональной деятельности |
|
12 |
Круглый стол |
Что? Где? Когда? «На поле – кванты» |
Сформировать умение аргументировать собственную точку зрения |
Обсуждение вопросов, связанных с корпускулярно-волновым дуализмом |
Опишем подробнее некоторые виды занятий.
Практико-ориентированные занятия:
Цель – обеспечить усвоение студентами материала по физике посредством командной работы и применение физических знаний в профессиональной деятельности. Работа в команде позволяет научить студентов:
– разбиваться на отдельные рабочие группы;
– разделять обязанности между членами команды;
– выделять в команде лидера, исполнителей, специалистов по представлению результатов, контролера;
– наделять их функциями, полномочиями, ответственностью, определять регламенты и сроки;
– представлять результаты.
Студенты получают задание и разбиваются на отдельные группы по 5 человек. Каждый участник команды выполняет определенные обязанности: руководителя, исполнителей, контролера и специалиста по представлению результатов. На вводном занятии ставится перед студентами проблема, группа делится на команды, объясняются роль и обязанности каждого члена команды, определяются цели и способы решения проблемы. После этого даётся время для решения поставленной проблемы. Через заданное время команды должны представить результаты своей работы по решению поставленной проблемы.
Результаты работы представляются на семинарском занятии, возможно использование компьютерной технологии, экспериментальных установок, плакатов. Этапы решения поставленной проблемы – задачи указаны в табл. 2.
Таблица 2
|
Этап |
Кол-во времени, которое команда затратила на прохождение данного этапа |
|
Формирование команд |
5 мин |
|
Распределение ролей в команде |
5 мин |
|
Постановка целей |
30 мин |
|
Поиск способов решения задачи |
1–2 недели |
|
Подготовка представления задачи |
1–2 недели |
|
Представление решения задачи |
20 мин |
|
Подведение итогов решения задачи |
10 мин |
Примеры заданий:
1. Из окна «Жигулей» на обочину дороги водитель выбросил пустую алюминиевую банку из-под «Пепси». Производство алюминия требует затрат энергии. Представьте себе, что водитель не выбросил банку, а сдал её на переработку; сэкономленную энергию ему отдали в виде бесплатного бензина. Какое расстояние сможет проехать его автомобиль на бензине за одну банку, если известны масса банки (15,0 г), теплота образования оксида алюминия (руда) (1676 кДж/моль), коэффициент использования электроэнергии при получении алюминия из оксида с учётом подготовки сырья (45 %), коэффициент использования энергии топлива для получения электроэнергии на тепловой электростанции (35 %), энергия, выделяемая при сгорании 1 л бензина (34 000 кДж), расход бензина автомобилем (6 л на 100 км)?
2. Свойства и применение оптического клея.
3. Скульптору для создания статуэтки необходимо 300 г жжёного гипса. Сколько граммов природного гипса и времени на его обжиг понадобится скульптору? Какое количество электроэнергии необходимо затратить на это?
Командная игра:
«Физбой», содержит ряд задач-проблем по всему курсу физики, ориентированных на профессиональную деятельность студентов. Представляет собой совместную деятельность группы обучающихся и преподавателя под управлением преподавателя с целью решения учебных и профессионально-ориентированных задач.
Роли:
– докладчик, выступает с решением задачи и защищает его;
– оппонент, задает вопросы докладчику по предложенному решению, пытается оценить и разобрать его;
– рецензент, отмечает положительные и отрицательные моменты доклада и оппонирования.
Ожидаемые результаты:
– Сформировать умение работать в команде и отстаивать свою точку зрения, правильно формулировать вопросы и отвечать на них.
– Научить грамотно и правильно говорить, представлять свои проекты решения физических проблем. Студенты также учатся оценивать свои решения, поскольку имеют возможность в ходе «живой» дискуссии со своими сверстниками сравнить различные подходы к решению одних и тех же задач.
Критерии оценки:
Каждая задача оценивается одинаково – 6 баллов. Эти баллы распределяются между докладчиком (командой, принявшей вызов), оппонентом (вызывающей командой), рецензентом и жюри (преподаватель). Очки даются, соответственно как за положительный вклад в решение, так и за нахождение ошибок и пробелов в его структуре.
За правильное решение, безукоризненное во всех отношениях, докладчик получает все 6 баллов. Замеченные недостатки снижают количество заработанных очков. Снятые баллы идут оппоненту, рецензенту и жюри. Общая сумма баллов, полученных всеми участниками по одной задаче, всегда равна 6.
Рецензент получает максимум 1 балл. Оппонент набирает очки, замечая ошибки докладчика. Правильность его высказываний определяет жюри. Максимальное количество команда-оппонент получает за полное оппонирование, то есть за доказательство неправильности решения. Оно равно 3. Из остальных 2 очков докладчик может получить 0,5 за разумные идеи. Остаток достается жюри.