Введение
Внедрение задач с практическим содержанием в курс физики всех уровней и направлений подготовки является одним из методов решения проблемы снижения интереса обучающихся к естественно-научным дисциплинам, что отражено в концепции развития образования в РФ [1]. Этот подход помогает обучающимся установить связь между теоретическими знаниями и практическими умениями, улучшить понимание материала, способствует развитию аналитического мышления и проблемно-ориентированного подхода, что является неотъемлемой частью успешной профессиональной деятельности. Практические задачи могут быть связаны с реальными ситуациями, экспериментами или промышленными приложениями физики [2].
В контексте практико-ориентированных задач авторы [3-5] подразумевают те, которые базируются на реальных ситуациях из повседневной жизни и направлены на развитие у обучающихся полезных навыков для их будущей деятельности. Согласно требованиям федерального образовательного стандарта, образовательные программы должны содействовать формированию у обучающихся необходимых качеств для успешной адаптации в современном мире. Кроме того, этот подход помогает студентам высших и средних специальных учебных заведений приобрести целостное понимание физических процессов и закономерностей, стимулирует развитие аналитических и критических способностей мышления.
Цель образования отражена в Федеральном законе от 29.12.2012 № 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации», который подчеркивает, что образовательный процесс должен стать важным фактором для самоопределения каждой личности, создавая благоприятные условия для ее самореализации. Это не просто передача знаний, но и воспитание граждан, способных к активному участию в жизни общества и укреплению правовой системы государства. В этом контексте физические задачи с практическим содержанием являются эффективным инструментом для развития у учащихся не только теоретических знаний, но и практических навыков.
Согласно ФГОС ОО от 31.05.2021 № 287 [6], функциональная грамотность является фундаментальным аспектом современного образования. Этот термин означает способность человека применять приобретенные знания и умения для решения различных задач в учебной среде или в повседневной жизни. Такие компетенции критически важны для эффективного обучения и интеграции в профессиональную среду. Оценка уровня функциональной грамотности осуществляется посредством ряда исследований, включая известное международное исследование PISA. Исследование определяет грамотность как в широком, так и в узком контексте, акцентируя внимание на возможности людей способствовать развитию своих стран и адаптации к меняющимся условиям современного общества. В России Федеральный институт оценки качества образования тщательно следит за результатами страны в рамках PISA, что позволяет анализировать и отслеживать прогресс в области образования и развития гражданских компетенций. К сожалению, Российская Федерация долгое время занимает низкое место в рейтинге PISA. Низкая успеваемость российских школьников часто объясняется тем, что предлагаемые задания нестандартны и требуют не только понимания, но и применения навыков грамотного чтения, умения анализировать текст, понимать его суть и применять знания на практике. Обучающимся необходимо готовиться к демонстрации своей готовности использовать математические, языковые и другие умения. Недавние изменения в контрольно-измерительных материалах ОГЭ и ЕГЭ указывают на то, что сейчас больше внимания уделяется практическим заданиям, что помогает ученикам сосредотачиваться не только на базовых теоретических знаниях, но и на их применении на практике [7].
В связи с вышеизложенным целями данного исследования являлись изучение основных типов практико-ориентированных задач, выявление их функций, разработка методики создания данных задач и обоснование их использования в учебном процессе по дисциплине «Физика».
Материалы и методы исследования
Задачи с практическим уклоном в рамках курса физики – это уникальный инструмент, который направлен на укрепление умений обучающихся применять теоретические знания в повседневных ситуациях. Они позволяют не просто изучать физические законы, но и использовать их для решения реальных задач (например, расчет потребления энергии бытовыми приборами), при моделировании физических процессов (например, моделирование движения тела, брошенного под углом к горизонту), экспериментальном изучении физических явлений (например, измерение ускорения свободного падения с помощью математического маятника), использовании физических принципов в технике и технологиях (например, расчет параметров электрической цепи).
На рисунке 1 представлена блок-схема, иллюстрирующая классификацию практико-ориентированных задач, реализуемых в образовательном процессе по дисциплине «Физика» [8]. На начальном этапе обучения (среднее звено) наиболее эффективным будет использование образно-графических и видеозадач, направленных на познание законов и явлений окружающего мира. При этом целью обучения является вызвать интерес детей к изучению естественных наук, что легко достигается посредством использования образно-графических задач в виде мультфильмов и компьютерных игр. Решение подобного типа задач основано на логических рассуждениях с применением основных физических законов и направлено на более глубокое понимание сути физических процессов.
Кроме того, решение качественных задач может быть успешно реализовано в командных играх, которые развивают также и коммуникативные навыки обучающихся.
Рис. 1. Блок-схема «Классификация практико-ориентированных задач»
Рис. 2. Блок-схема «Основные функции практико-ориентированных задач»
На следующей ступени обучения (старшее звено) необходимо внедрять в образовательный процесс все типы задач, рассмотренных на блок-схеме (рис. 1), например вычислительные задачи повышенного и высокого уровня, поскольку обучающие уже могут использовать наряду с логическими рассуждениями математический аппарат для решения вычислительных задач, экспериментальных задач с использованием натурного и виртуального эксперимента, а также комбинированных задач. Для классов с углубленным изучением естественных наук задачи с практическим содержанием могут стать базой для подготовки к участию в конкурсных мероприятиях различного уровня (олимпиадах, турнирах и т.п.). На этапе получения профессионального образования в учебном процессе используются задачи, адаптированные к профилю обучения подготовки квалифицированных специалистов.
На рисунке 2 представлена блок-схема, отражающая основные функции задач с практическим содержанием, описаны компетенции, которые формируются в процессе обучения при реализации практико-ориентированного подхода. Анализируя представленную на рисунке 2 блок-схему, можно сказать, что практико-ориентированный подход позволяет повысить мотивацию к обучению, развить аналитическое мышление, сформировать исследовательские и творческие навыки. Задачи повышенного и высокого уровня сложности часто требуют от обучающихся нестандартных методов их решения и способности к прогнозированию результатов, что способствует более глубокому пониманию материала.
Развитие данного подхода в методике обучения физике направлено на формирование компетенций выпускников всех ступеней образования, необходимых в реальной жизни, а также в профессиональной сфере деятельности.
Результаты исследования и их обсуждение
На рисунке 3 представлены этапы разработки и возможности применения практико-ориентированных задач. При составлении данных задач рекомендуется придерживаться следующих принципов.
1. Задачи должны обеспечивать связь теоретических законов с реальными жизненными ситуациями, экспериментами или промышленными приложениями физики.
2. Задачи должны предоставлять возможности для применения знаний в будущем, что подразумевает их актуальность для предстоящей профессиональной деятельности студентов.
3. Сложность задач должна соответствовать уровню подготовки обучающихся. Например, увеличение сложности заданий может привести к потере мотивации у обучающихся к учебе и, как следствие, к снижению производительности обучения обучающихся с низким уровнем подготовки. Однако излишняя простота задач также может вызвать у «сильных» учащихся снижение интереса к учебному процессу и замедлить их развитие.
4. Использование наглядных материалов должно являться одним из основных условий при создании практико-ориентированных задач, поскольку способствует развитию концентрации внимания у обучаемых и увеличению эффективности образования путем активного привлечения органов чувств к восприятию и пониманию изучаемого материала.
Реализация практико-ориентированных технологий на школьном этапе подразумевает не только решение и разбор задач непосредственно на уроке, но и разработку учащимися подобных задач самостоятельно в качестве домашнего задания.
Рис. 3. Основные этапы разработки и дальнейшего использования задач с практическим содержанием
Такой подход, демонстрирующий многофункциональность применения практико-ориентированных задач, был реализован на площадке МАОУ Лицей № 128 г. Екатеринбург для 10-х и 11-х классов физико-математического профиля. Задачи с практическим содержанием также были включены в виде демонстрационных опытов при изложении теоретического материала, что позволило избежать «сухого изложения теории» и превратить урок физики в дискуссию. Во внеурочной деятельности в рамках дней науки проводились командные игры, которые дали возможность продемонстрировать не только знание теоретического материала, но и умение применять его на практике. Кроме того, использование задач с практическим содержанием в рамках проектной деятельности позволило повысить интерес обучающихся к естественно-научным дисциплинам. Результат мониторинга степени удовлетворенности обучающихся качеством оказания образовательных услуг показал увеличение мотивации к обучению и, как следствие, рост успеваемости.
При внедрении практико-ориентированных технологий в образовательный процесс высших и средних профессиональных учебных заведений необходимо учитывать требования работодателей, предъявляемые к профессиональным навыкам будущих сотрудников. Для этого учебно-методические сопровождения дисциплин профессиональных образовательных программ должны быть адаптированы под особенности направления подготовки студентов. Включение практико-ориентированных задач возможно в лекционные демонстрации, в практические и лабораторные занятия. В работе [9] в качестве примера описана одна из возможностей применения задач с практическим содержанием при создании и внедрении лабораторного физического практикума. Привлечение студентов в этот процесс возможно в рамках научно-исследовательской работы, как это успешно реализовано в РГППУ (г. Екатеринбург) [10]. Кроме того, интерес науки к высшему образованию растет, что обусловлено необходимостью привлечения молодых специалистов, освоения инновационных технологий. Как следствие, это приводит к повышению спроса на высококвалифицированных выпускников.
В настоящее время 90% работоспособного населения взаимодействует с медиа и информационными технологиями. ИТ-революция, происходящая в настоящее время, требует нового поколения специалистов, способных соответствовать изменяющимся требованиям современного мира. Практико-ориентированные технологии оказывают значительное влияние на развитие обучающихся на каждом этапе образования, выполняя не только обучающие функции предоставления знаний, но и контролирующие в виде мониторинга качества обучения.
Заключение
Рассмотрены основные типы практико-ориентированных задач, наиболее подходящих для использования при обучении дисциплине «Физика». Разработана методика создания задач для использования в рамках образовательного процесса по физике, демонстрирующая возможность значительного улучшения процесса обучения на всех ступенях – от школьного до университетского уровней. Внедрение задач, близких к реальной жизни, является ключевым компонентом в подготовке высококвалифицированных специалистов, способных успешно конкурировать на рынке труда. Такой подход в процессе обучения формирует у студентов владение профессиональными навыками, соответствующими требованиям работодателей, готовит их к непрерывному саморазвитию, к социальной и профессиональной мобильности, а также удовлетворению личных образовательных потребностей. Практические задачи помогают студентам приобрести опыт организаторской деятельности и разработать систему теоретических знаний, что обеспечивает соответствие образовательным стандартам и делает выпускников учебного заведения конкурентоспособными на рынке труда.
Библиографическая ссылка
Аношина О.В., Шумихина К.А. ПРЕИМУЩЕСТВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРАКТИКО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ ЗАДАЧ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ НА ПРИМЕРЕ ДИСЦИПЛИНЫ «ФИЗИКА» // Современные наукоемкие технологии. – 2024. – № 7. – С. 112-117;URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=40094 (дата обращения: 21.11.2024).