Разработка и применение инновационных информационных методов обучения в естественных науках

На современном этапе развития образования одной из актуальных проблем является проблема глобализации знаний. Сокращение времени на освоение уже сформулированных закономерностей и повышение требований к уровню их понимания приводят к необходимости трансформации процесса образования [1]. В настоящее время достижение высокого качества подготовки специалистов обеспечивается применением компетентностного подхода. Внутри него ведущую роль играют профессиональные компетенции. Их оптимальное формирование достигается путём построения учебно-методического комплекса (УМК) дисциплины, логичного сочетания его элементов. К основным элементам относятся — рабочая программа, конспекты лекций, практикумы, лабораторные работы, курсовые проекты или рефераты, блоки тестов или контрольных вопросов, цифровые образовательные ресурсы (ЦОР), стандартные компьютерные Приложения (MS Excel и др.) [2,3].

Инновационность при организации учебного процесса в логике компетентностного подхода предполагает, в первую очередь, изменение формулировки целей обучения — представление их и ожидаемых результатов обучения в виде совокупности компетентностей будущего специалиста, отражающих разные уровни профессиональных задач. Умение решать эти профессиональные задачи свидетельствует о сформированности профессиональной компетентности специалиста на разных ее уровнях.

В коллективной монографии «Компетентностный подход в педагогическом образовании» [4] профессиональная компетентность специалиста трактуется как «как интегральная характеристика, определяющая способность специалиста решать профессиональные проблемы и типичные профессиональные задачи, возникающие в реальных ситуациях профессиональной деятельности, с использованием знаний, профессионального и жизненного опыта, ценностей и наклонностей». Профессиональная компетентность рассматривается как совокупность ключевых, базовых и специальных компетентностей. При этом ключевую роль, на наш взгляд, играет информационно-технологическая компетентность. Её развитие эффективно при трансформации УМК по дисциплинам, особенно фундаментальным.

Рассмотрим в качестве примера такой трансформации изменение формата практических занятий по физике, с применением современных ЦОР.

Последовательность изучения полёта тела в гравитационном поле Земли в новом инновационном УМК выглядит следующим образом: предполагается освоение теоретического материала (рис.1), ответы на тестовые задания (рис.2) и решение задач, освоение физических моделей (рис.3). Следующий этап предполагает выполнение традиционных инструментальных экспериментов на установке, имеющей параметры, совпадающие с компьютерными (рис.4). Заключительный этап работы посвящён расчёту экстремальных значений искомого параметра с применением стандартных приложений Excel (рис.5).

Рис. 1. Пример изучения теории с помощью ЦОР.

Рис. 2. Вопросы и тесты по теме.

инновационный технология физика учебный.

Рис. 3. Модель с меняющимися параметрами.

При изучении полёта тела, брошенного под углом к горизонту, компьютерный эксперимент заключался в опережающем определении максимальной дальности в зависимости от угла бросания (). Построенный по экспериментальным данным график приведен на рис. 5. Задавая выявленное с помощью тренда аналитическое выражение и применив оптимизатор находим, что максимальное значение дальности достигается при = /4 (см. рис.5).

Рис. 5. Расчёт () с помощью функции «Поиск решения» для изучения полёта тела, брошенного под углом к горизонту.

Проведенные эксперименты по разработке и применению инновационных и информационных технологий в при обучении физике продемонстрировал существенный рост уровня усвоения материала, а процент успешно освоивших изучаемые темы на 12−23% выше, чем в группах, занимающихся по традиционным технологиям обучения.

• 1. Кустов А. И., Мигель И. А., Сергуткин Д. В. Разработка и использование инновационных образовательных технологий для повышения качества преподавания фундаментальных и технических дисциплин [Текст] / А. И. Кустов //Новые образовательные технологии. — 2008. -№ 2. — С.62−66.
• 2. Кустов А. И., Тарлавский В. И., Мигель И. А. Компьютерные учебные пособия по дисциплине «Физика» как элемент концепции формирования УМК [Текст] / А.И.Кустов// Новые технологии в образовании. — 2007. — № 2 (20) — С.33−35.
• 3. Кустов А. И., Тарлавский В. И., Мигель И. А. Повышение эффективности проведения занятий по физике с использованием информационных технологий [Текст] / А.И. Кустов// Образовательные технологии. — 2007. — № 2 (24) — С.19−23.
• 4. Компетентностный подход в педагогическом образовании: Коллективная монография [Текст] / Под ред. В. А. Козырева и Н. Ф. Радионовой. — СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2004. — 187с.