Теоретические основы фундаментальной естественнонаучной подготовки студентов технического вуза (стр. 7 из 10)

В четвертой главе «Методика и результаты опытно-экспериментальной работы по проверке эффективности модели фундаментальной естественно-научной подготовки» проанализированы вопросы проектирования учебно-исследовательского измерительного стенда и особенности его программной оболочки. Подробно описаны этапы планирования педагогического эксперимента, назначение заданий (тренировочное, обучающее АОС и т.д.); приведено описание тем и целей их включения, определение количества вопросов в каждой теме и типов заданий.

Рабочими гипотезами исследования послужили следующие положения:

- предполагается, что естественный интерес к компьютеру у обучаемых позволит сформировать первичную мотивацию, а хорошая методическая проработка материала обеспечит формирование устойчивого интереса к повышению уровня базового образования,

- качество фундаментальной подготовки можно повысить, применяя в лабораторном практикуме математическое моделирование для выяснения сущности явлений и методы обработки результатов, которые позволяют количественное прогнозирование явлений,

- автоматизированные методы измерения физических величин с использованием аналого-цифровых преобразователей должны приобщить студентов к научно-исследовательской деятельности и стимулировать развитие творческих способностей,

- создание проблемных ситуаций и условий для преодоления информационных барьеров в процессе обучения с применением компьютерного сопровождения позволит активизировать познавательную деятельность и улучшит условия для самоподготовки и самоконтроля.

Для исследования развития мотивации познавательной деятельности студентов автором разработана оригинальная программная оболочка автоматизированного лабораторного стенда, включающая несколько функционально связанных подсистем (рис.3).

Рис. 3. Программная оболочка лабораторного стенда.

Комплекс автоматизированных обучающих модулей включает использование методов математического моделирования, мультипликацию, средства активного и доброжелательного диалога, а также полное методическое сопровождение.

Все они разработаны на высоком методическом и программном уровне и рассчитаны на современную вычислительную технику с широким использованием ее возможностей. Программные модули и их отдельные части могут быть использованы также и на факультативных занятиях по физике в средней школе.

Разработанный учебно-лабораторный комплекс внедрен в учебный процесс на кафедре физики Воронежского государственного технического университета и используется для обучения студентов всех технических специальностей, а также в ВВШ МВД РФ.

2. В настоящее время в отечественной психологии еще недостаточно экспериментальных данных, касающихся формирования мотивации учебной деятельности учащихся в компьютерной обучающей системе. Студенты по-разному воспринимают и объясняют причины своих неудач при выполнении заданий. Наиболее типичными объяснениями причин неуспешности являются следующие: недостаток способностей, недостаточность усилий, трудность контрольного задания, отсутствие везения. Однако усилие – единственная причина, которая находится под волевым контролем испытуемых, и, следовательно, она образует единственную причинную схему, не формирующую у учащихся неуверенности в себе, в своих возможностях улучшить собственные результаты. Усиление внутренней мотивации учебной деятельности подростков происходит за счет приписывания ими причин своих неуспехов внутреннему, нестабильному, но контролируемому фактору — собственным усилиям. Поэтому в программах тренинга мотивации путем изменения причинных схем предпочтение отдано «усилию» как наиболее оптимальной причине.

При исследовании психолого-педагогического механизма формирования в компьютерной среде мотивации познавательного интереса и возможности ее коррекции в процессе учебно-познавательной деятельности обучаемых цель эксперимента была сформулирована следующим образом: направить существующий интерес молодежи к компьютеру на повышение базового уровня подготовки по естественно-научным дисциплинам в системе компьютерного сопровождения преподавания. Конструктивная гипотеза эксперимента заключается в предположении, что за счет изменения содержания диалога обучаемого с компьютером можно ожидать формирования устойчивой внутренней мотивации и более сознательного и прочного усвоения знаний.

Следовательно, в силу системности педагогического процесса были определены следующие задачи эксперимента:

1) разработать в соответствии с изменившимися требованиями развитую подсистему контекстно зависимой помощи;

2) определить ее влияние на усиление внутренней мотивации учебной деятельности и желание улучшить собственные результаты;

3) показать возможность развития внутренней мотивации.

В исследовании приняли участие более тысячи студентов, из которых отобраны три группы: одна контрольную и две экспериментальные группы. В контрольной группе обучение расчету погрешностей проводилось по традиционной схеме без применения компьютерного сопровождения. В основу был положен традиционный метод преподавания и использовался набор фиксированных домашних заданий, самостоятельных, контрольных работ, при этом на аудиторных занятиях студентам предоставлялась самостоятельность при разработке способов выполнения тех или иных видов работ. В экспериментальных группах Э1 и Э2 использовались автоматизированные модули, но для второй группы Э2 из этих модулей были специально исключены все индивидуально ориентированные фрагменты. В результате проведения эксперимента подтверждена конструктивная гипотеза о возможности формирования внутренней мотивации к достижению результата по причинной схеме «нет результата – нет усилий» (рис.4).

Обозначения групп:

Э1 и Э2 – первая и вторая экспериментальные

К – контрольная группа,

Причинные схемы :

1 – нет усилий,

2 – нет везения,

3 – трудная задача,

4 – нет способностей.

Все данные в процентах.

Рис. 4. Результаты эксперимента по формированию внутренней мотивации

Кроме того, выявлено повышение успеваемости в экспериментальных группах на 0,5 балла (по пятибалльной системе), которое стало возможным не только за счет более тщательной проработки учебного материала на компьютеризированных аудиторных занятиях, но и часто за счет повышения первично полученной оценки на дополнительно проведенных студентами самостоятельных занятиях во внеучебное время в компьютерном классе кафедры физики. До проведения эксперимента на практических занятиях с использованием одинакового набора методик были выявлены субъективные причины неудач, высказанные обучаемыми во всех группах. Было отмечено также развитие у обучаемых основных компонентов информационной культуры.

3. Несмотря на имеющуюся в последнее время вполне справедливую острую критику технологии обучения, основанной преимущественно на работе памяти, обеспечение первого уровня усвоения учебного материала (воспроизведения терминов, конкретных процедур, основных понятий и правил) остается одной из основных проблем обучения.

На стадии тестирования, рассматриваемой в контексте целостной дидактической структуры, происходит установление связей между изучаемыми объектами (явлениями, процессами), выяснение их строения, состава, причинно-следственных зависимостей, т.е. осуществляется операция осмысления, а параллельно с ней - и операция запоминания.

Поэтому в ходе эксперимента была поставлена и вторая задача – разработка путей улучшения этого компонента учебного процесса на основе компьютерной поддержки преподавания. В расчетно-графических задачах студенты ставится перед необходимостью выполнения умственного действия, адекватного соответствующему элементу запоминаемой информации, и выражения его во внешнем плане в виде передачи информации компьютеру, который сравнивает ее с эталоном и выдает сообщение о правильности ответа.

После выполнения всего задания подводятся общие итоги, завершающиеся выставлением оценки. Обучающемуся предоставляется возможность многократного повторного выполнения действий, в которых были допущены ошибки. Создается ситуация, обеспечивающая появление у обучаемого стремления откорректировать неправильные действия (исправить ошибки). Она обеспечивается необходимостью выполнить то же самое задание в другом режиме (контроля), при котором оценка фиксируется компьютером в протоколе работы компьютерного класса кафедры физики.

Эксперимент показал, что компьютеризация существенно улучшает процесс накопления в памяти запаса формул и определений и соответственно облегчает их практическое использование при решении практических задач. А.В. Машуков с сотрудниками также отмечали быстрое и более глубокое усвоение учебного материала при активном внеаудиторном использовании тренировочных программ.

Основные результаты педагогического эксперимента:

- Разработанная автором и внедренная в учебный процесс методика формирования навыков научно-исследовательской деятельности при проведении лабораторного практикума с элементами автоматизации физического эксперимента и математической обработки результатов стимулирует развитие творческой активности студентов и ведет к повышению качества фундаментальной естественно-научной подготовки студентов инженерных специальностей.