ФОРМИРОВАНИЕ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ КОМПЕТЕНЦИИ СТУДЕНТОВ В ПРОЦЕССЕ ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО ФИЗИКЕ

ФОРМИРОВАНИЕ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ КОМПЕТЕНЦИИ СТУДЕНТОВ
В ПРОЦЕССЕ ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО ФИЗИКЕ
Борибаева М.А.,Асембаева М.К.,Куйкабаева А.А.
КазНУ им.Аль-Фараби, г.Алматы, Казахстан
Сложившаяся ситуация в быстро перестраивающемся и развивающемся мире
приводит к тому, что исследовательская компетентность становится важным качеством,
определяющим готовность будущего специалиста к профессиональной деятельности.
Система общего физического образования на современном этапе требует, чтобы на уровне
высшего профессионального образования была организована целенаправленная работа,
обеспечивающая развитие исследовательских способностей студентов, которые позволяют
им быстро адаптироваться к новым изменяющимся условиям действительности,
способствуют успешной реализации в выбранной профессии и проявлению
интеллектуального и творческого потенциала в различных областях познания.
В настоящее время перед вузом ставится задача формирования у выпускника не только
системы профессиональных знаний и умений в четко очерченных границах требований к
будущему специалисту, но и профессиональной компетентности, позволяющей ему решать
актуальные практические задачи в широком контексте профессиональных ситуаций.
Организация учебного процесса, в ходе которого у студента сформировались бы
умения исследовать возникающие проблемы различного характера, представляется важной
педагогической задачей. Эти умения в вузе формируются в ходе учебно-исследовательской и
научно-исследовательской работы студентов. При выполнении учебных исследований
студенты учатся самостоятельно проводить эксперименты того или иного характера,
применять свои знания при решении конкретных научных задач. Поскольку эксперимент
является очень важной и неотъемлемой частью обучения физике, то наличие
исследовательских умений у будущего специалиста является необходимым условием его
высокого профессионализма. В связи с этим становится актуальной проблема формирования
исследовательской компетентности студентов вузов.
Система общего физического образования на современном этапе претерпевает
изменения, которые связаны с введением компетенций в его нормативную и практическую
составляющие и возможностью решения проблемы, типичной для современного
профессионального образования. Она заключается в том, что студенты могут хорошо
владеть набором теоретических знаний, но испытывают значительные трудности в
деятельности практической, требующей использования этих знаний для решения конкретных
жизненных задач или проблемных ситуаций.
В данной работе мы обращаемся к проблеме формирования исследовательской
компетенции студентов в процессе изучения физики, в частности в процессе выполнения
лабораторных работ. Актуальность данного вопроса связана с тем, что компетентностная
ориентация образования требует поиска иных оснований для проектирования учебного
процесса, которые не сводятся лишь к заранее установленной модели личности, а требуют
применения технологий и методических приемов, позволяющих сделать его высоко
динамичным и дать возможность студентам для саморазвития. Одной из таких
дидактических единиц образования является исследовательская деятельность (Л.С.
Выготский, С.Л. Рубинштейн, Ю.А. Коварский, Н.Г. Мартынюк и др.). Исследовательский
метод обучения физике имеет многовековую историю, но в современных условиях он
приобретает
новую
дидактическую
функцию,
связанную
с
формированием
исследовательской компетенции, которая нами понимается как интегративное качество
личности, выражающее способность решения возникших проблем в области учебноисследовательской деятельности при изучении физики. Формирование исследовательской
компетенции у студентов при выполнении лабораторных работ реализуется через
построение индивидуального образовательного маршрута, который предполагает: 1)
свободный выбор студентами уровня выполнения экспериментального задания; 2)
проектирование хода эксперимента: определение целей, содержания и способов его
реализации (выбор натурного или виртуального эксперимента); 3) рефлексию деятельности,
направленную на оценку результата эксперимента и ее продуктивности, отражающую
уровень личных достижений по освоению предмета (сформированность предметных
компетенций). Реализация целей обучения в профессиональном образовании в процессе
выполнения лабораторных работ и проведения натурного и виртуального экспериментов
позволяет включать задания, требующие исследовательской деятельности студентов, а
именно применения методологических умений самостоятельно определять проблему,
проектировать ход ее решения, прогнозировать возможные варианты получения результата,
устанавливать причинно-следственные связи изучаемых явлений. В данном случае
физический эксперимент выступает не только средством обучения, но и объектом изучения,
способом освоения экспериментального метода познания природы и способом проявления
опыта исследовательской деятельности студентов. Стандартное экспериментальное
оборудование физического кабинета чаще всего позволяет наблюдать лишь результаты
опытов и трактовать новые понятия на основе выводов из них, а сам механизм протекающих
процессов остается нераскрытым. Использование компьютерных технологий при проведении
лабораторных работ, в частности компьютерной анимации, позволяет моделировать
динамику изучаемых процессов; варьировать условия эксперимента; самостоятельно
конструировать модели установок и наблюдать за их работой; производить расчеты в
индивидуальном режиме, обусловленном выбором образовательного маршрута.
Развитие исследовательских компетенций рассмотрим на примере выполнения
лабораторной работы по механике «Определение вязкости жидкостей методом Стокса» , в
ходе которой они закрепляют теоретические знания при выполнении натурного и
виртуального экспериментов, а именно
определяют вязкости жидкостей. В данной
лабораторной работе предусмотрена учебно-исследовательская работа студента. Цель
учебно-исследовательской работы студента -изучение движения шаров различного размера
в вязкой жидкости, определение области числа Рейнольдса, в пределах которого формула
Стокса является применимой
и определение зависимости коэффициента лобового
сопротивления от числа Re по опытным данным. Так как студенты на лекционных занятиях
подробно знакомятся с основными определениями теории течения вязкой среды:
Как известно, формула Стокса
F=6r
справедлива только для чисел Рейнольдса Re0,5. При Re0,5 сила сопротивления
шара перестает подчиняться закону Стокса.
На опыте для любого тела сила лобового сопротивления определяется по формуле:
F  Cx  S м
 2
2
здесь Sм-площадь миделевого поперечного сечения тела. Она равна площади самого
большого сечения тела в направлении, перпендикулярном к направлению его движения. Для
шарообразного тела Sм=r2. Сх - называется коэффициентом лобового сопротивления тела.
Если сила сопротивления определяется по формуле Стокса, тогда
Cx 
24
Re
В диапазоне числа Рейнольдса 0,1Re103 коэффициент лобового сопротивления
шара определяется по формуле Клячко, полученной по опытным данным:
Cx 
2
3
24
Re
(1 
)
Re
6
Если шар движется в вязкой жидкости под действием силы тяжести равномерно, то
сила сопротивления шара будет равна разности силы тяжести, действующей на шар и силы
Архимеда:
C xr
2
 2
4
 r 3  1   g
2
3
Здесь  и 1 -плотности жидкости и материала шара соответственно, 0-скорость
стационарного движения шара.
Определив скорости движения в вязкой жидкости для шаров радиуса r, можно найти
коэффициент лобового сопротивления по формуле:
Cx 
8 1   rg
 2
3 

Использования УИРС при выполнении лабораторных работ углубляет теоретические
знания студентов по специальности; дает возможность овладению современными методами
научного исследования; развитие у них практических навыков самостоятельного поиска
научно-технической информации, ведения теоретических и экспериментальных работ;
приобретение умения анализировать результаты исследований и формировать выводы.
Таким образом, практический опыт использования учебно-исследовательских работ
студентов в учебном процессе позволяет сделать вывод об их эффективности при
повышении компетенции студентов технических вузов.
Итак, исследовательская компетенция студентов, формируемая в ходе выполнения
лабораторной работы, включает следующие компоненты:
• знание: методов сбора опытного и экспериментального материала (графики,
таблицы и т.д.); правил написания отчетов по итогам собственных наблюдений и
исследований; различных точек зрения по проблеме своего исследования;
• умения: анализировать ситуации исследовательской работы; ставить цель и
корректно формулировать задачи деятельности по исследованию физических процессов;
выдвигать гипотезы, прогнозировать и предвидеть результаты деятельности; делать выводы
и умозаключения; осуществлять самоконтроль и проводить самооценку деятельности в ходе
выполнения работы; решать проблемы и организовывать собственные приемы изучения;
• владение: основами создания алгоритма продуктивной деятельности; научными
методами познания (моделирование, реальный и мысленный эксперимент); способами
представления результатов работы в удобной для восприятия форме; навыками организации
и участия в коллективной деятельности. Исследовательская деятельность студентов при
выполнении лабораторных работ направлена на приобретение ими функционального опыта
индивидуального построения образовательной деятельности как универсального способа
освоения действительности, а сам процесс формирования компетенций находит свое
развитие в социальной сфере.
Литература
1.Куприянова Г.В. Образовательная программа как индивидуальный образовательный
маршрут // Индивидуализация в современном образовании: теория и практика. Ярославль,
2001.
2.Клеветова Т.В. Формирование ключевых компетенций учащихся при изучении
физики: мотивационный аспект // Школа будущего. 2010. № 4. С. 47–56.
3.Исатаев С.И. Аскарова А.С.Общий физический практикум. Механика. Алматы
2002.150-158