ФОРМИРОВАНИЕ АЛГОРИТМИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ НА УРОКАХ ФИЗИКИ В ЛИЦЕЯХ

Аннотация. Статья состоит из исследования трудностей, с которыми сталкиваются студенты в процессе развития алгоритмической культуры в процессе преподавания физики в лицеях, и подготовки методической системы по их устранению. Цель исследования заключается в развитии логико-алгоритмической культуры учащихся путем реализации межпредметных связей в процессе преподавания естественнонаучных дисциплин. Суть исследования заключается в анализе различий в подходах к изучению алгоритмов в математике, информатике и физике, а также в разработке методических рекомендаций по интеграции этих предметов для формирования логико-алгоритмической культуры учащихся. Основные результаты исследования включают разработку методических рекомендаций по использованию алгоритмических инструкций в преподавании физики; Выявление необходимости индивидуализации в процессе обучения алгоритмическим методам решения задач для учета различий в уровне подготовки и понимания студентов. Таким образом, исследование демонстрирует значимость использования межпредметных связей и интегративного подхода в обучении для формирования у студентов логико-алгоритмической культуры, способствующей развитию творческого мышления и готовности к решению разнообразных задач.

Ключевые слова: алгоритмическая культура, преподавание физики, навыки.

Понятие алгоритма, его описательные формы.

Целью современного образования является решение задач образования и воспитания личности со всесторонним развитием и творческими способностями. Для достижения этой цели необходимо эффективно использовать имеющиеся развивающие образовательные программы и образовательные инструменты. Однако в этом процессе ведущую роль играют педагог и методы, которые он применяет. Хотя репродуктивные методы в традиционном обучении используются уже давно, обучение некоторым разделам информатики предоставляет возможности для применения продуктивных методов в содержательном плане.

Задача, стоящая перед современным образованием, требует ускорения и интенсификации процесса обучения. Начиная с младших классов учащиеся должны уметь анализировать сложные ситуации и делать выводы. Эти анализы, выводы имеют прямое отношение к логике. Итак, в первую очередь необходимо развивать логическое мышление учащихся. Педагогические технологии получили развитие в различных аспектах, отвечающих требованиям времени в сфере образования:

1) Проблемное обучение с диалогом

2) Развитие критического мышления [1]

Применение такого подхода в процессе обучения повышает интерес и активность учащихся. Потому что такие мыслительные операции, как наблюдение, сравнение, обобщение, конкретизация, применяются как методы обучения получению знаний.

Применить проблемно-диалоговый метод обучения можно при преподавании любого предмета. Потому что в этом подходе задействованы элементы эвристического метода обучения. В частности, при разработке программы решения задач внутри нее можно определить совершенно простую проблему — в результате ряда мыслительных операций. Необходимо выбирать такие вопросы, связанные с заданной проблемой, которые имеют элемент, привлекающий студента к поиску. Этот элемент активизирует умственную деятельность – процесс у ученика. Как сказал древнегреческий учёный Аристотель, «мышление — это особый вид процесса, который начинается с удивления».

В последние годы реформы в сфере образования на глобальном уровне напрямую связаны с необходимостью информатизации общества. Вооружение учащихся современного общеобразовательного образования лицеев новыми знаниями и понятиями, связанными с информатикой применительно к будущему профессиональному направлению, стало актуальной задачей дня. [2]

Поэтому вопрос подготовки учителей, отвечающих требованиям сегодняшнего дня, приобретает все большее значение. Таким образом, для инновационной деятельности педагога характерны:

1) Стереотипирование или внедренная инновация на определенном этапе становится стереотипом мышления и действия;

2) Период повторения или инноваций постепенно обновляется и улучшается через определенный период времени;

Инновационная деятельность в педагогической науке характеризуется следующим:

1) Как целенаправленная педагогическая деятельность;

2) Опираясь на личный педагогический опыт и другие методы исследования;

3) применение полученных новых знаний в новых педагогических ситуациях. [4, 53]

Содержание педагогической деятельности определяется целью работы и требованиями-принципами. В зависимости от цели работы педагогическая деятельность может иметь следующее содержание:

1) формирующий (традиционный)

2) развивающий (гуманистический) [3]

Инновационная деятельность – экспериментальная – может осуществляться в экспериментальной форме. Моделирование и внедрение педагогических и управленческих технологий используется в подходе управления образовательными системами в различных образовательных условиях. Это касается и современного учителя. Потому что каждый учитель управляет классом и учебным процессом.

Такие выражения, как «превентивный удар» и «превентивный отход», мы встречаем на различных страницах прессы и в программах. Суть в том, что знания, полученные студентом, полезны не только для сегодняшнего, но и для будущего. Сюда также входят знания, приобретенные студентом самостоятельно, и умение их самостоятельно применять.

Самостоятельное проектирование учащимися структурных схем алгоритмов развивает их познавательную деятельность, формирует у них привычку к самостоятельной работе и тем самым способствует развитию творческих способностей учащихся. Учитель в основном организует познавательную деятельность учащихся, задает им направление, а учащиеся под руководством учителя занимаются поисковой деятельностью и решают предстоящую задачу.

Изучая математику, студенты сталкиваются с определенными понятиями, аксиомами, теоремами, которые являются элементами теоретических знаний, а также алгоритмами. Каждый алгоритм описывает процесс решения одного и того же класса задач. Такой подход к усилению алгоритмической линии в преподавании курса математики в лицеях способствует развитию математической интуиции и логического суждения у учащихся. В связи с этим применение алгоритмической линии при обучении математике в лицеях создает реальные условия для развития математических знаний учащихся. Уровень алгоритмических знаний студентов по математике нельзя признать удовлетворительным. В основном у учащихся низкая расчетная культура, они испытывают трудности с решением различного вида уравнений и неравенств. Например, при решении задач по теме «Высшие неравенства» учащиеся допускают следующие ошибки:

поручено решить неравенства.)

Они забывают поменять знак неравенства, потому что не учитывается сравнение базы с единицей. Выборка 19% студентов во время исследования

Кого они разгадали? Видимо, студенты не учли 0<0,1<1, то есть сравнение основы с единицей, и во второй, и в третьей строке

вместо этого они получили неправильное решение выше. Следует отметить, что некоторые из 19% студентов, допустивших в результате подобные ошибки,

Отвечать:;

и другие

Ответ: «Нет решения проблемы неравенства».

они написали. Отсюда видно, что студенты, написавшие второй ответ, глубоко не освоили не только решение верхних неравенств, но и решение квадратных неравенств.

2. Допустили ошибку при определении метода решения неравенства (15%)

Ответ: решения нет

Следует отметить, что 8% начавших решение этим методом не продолжили решение после второго шага.

1. Они правильно определили способ решения неравенства и не учли результат при подстановке:

;

Ответ: (3; 9)

Как видно из решения примера, студенты ошибочно приняли за результат полученный диапазон для переменной t. (правильный ответ: (1; 2))

Недостатки в знаниях учащихся возникают из-за отсутствия соответствующих методов обучения. По мнению Л. И. Ланда [4] одной из основных причин пассивности и некомпетентности студентов в решении задач является их неумение переключаться с алгоритмов на выполнение элементарных операций, входящих в эти алгоритмы, и наоборот.

Усиление алгоритмической линии в обучении в лицеях по курсу математики исключает ошибки, допущенные учащимися при решении задач, и повышает эффективность обучения математике:

- Облегчает обучение программированию;

- Это приводит к развитию изучения элементов прикладной математики, у учащихся появляется глубокое понимание темы;

- Это помогает студентам углубленно освоить курс «Информатика».

Самостоятельное проектирование учащимися структурных схем алгоритмов развивает их познавательную деятельность, формирует у них привычку к самостоятельной работе и тем самым способствует развитию творческих способностей учащихся. Учитель в основном организует познавательную деятельность учащихся, задает им направление, а учащиеся под руководством учителя занимаются поисковой деятельностью и решают предстоящую задачу.

Чтобы правильно организовать обучение учащихся в лицеях алгоритмам курса математики, учитель должен уметь давать логико-математический анализ алгоритмов. Логический анализ алгоритмов означает следующее:

a) Определение наличия алгоритмических свойств в заданном порядке;

b) Различать последовательность операций и логические условия в заданном порядке;

c) Определить связь алгоритма с другими знаниями.

Анализ алгоритмов также означает определение математической основы данного правила.

Алгоритмическое мышление в преподавании физики

В нашем исследовании в целях развития логико-алгоритмической культуры учащихся мы предлагаем реализацию межпредметных связей в процессе преподавания естественнонаучных дисциплин. Мы согласны с мнением, что реализация межпредметных связей предполагает последовательность в отборе материала по учебным дисциплинам на основе выявления общих образовательных целей и нахождения оптимального рассмотрения учебных задач, удовлетворяющих взаимные требования к содержанию образования, определяемые спецификой обучения. каждой дисциплины [2].

При обучении подростков умению решать типовые задачи по каждому учебному предмету целесообразно использовать алгоритмические инструкции, представляющие собой модифицированные и упрощенные алгоритмы, которые помогут учащимся развить навык работы с алгоритмами. Алгоритмические инструкции успешно используются в курсах математики. Кроме того, алгоритмы являются основой программирования и применимы для решения определенного типа задач в курсе информатики.

В то же время следует подчеркнуть, что существует определенное расхождение в подходах к изучению алгоритмов на этих курсах. Итак, если в математике под алгоритмом в математическом смысле понимают точное предписание выполнения элементарных математических операций в определенной последовательности, позволяющее сделать эффективным процесс решения какой-либо задачи, принадлежащей определенному классу, то в информатика – это формальная запись смоделированного процесса на определенном алгоритмическом языке, который впоследствии выполняется компьютером. Математический алгоритм предполагает оперирование математическими символами, абстрагируясь от содержания и смысла самого объекта. Содержательной интерпретации подлежат только данные условий задачи, а также сам результат, полученный при ее решении. Алгоритмические инструкции — это последовательность инструкций, требующих выполнения определенных элементарных действий. Однако понятие элементарности относительно как для одной группы учащихся, так и для каждого человека, что приводит к необходимости индивидуализации в процессе обучения алгоритмическим методам решения задач.

В курсе физики алгоритмы в основном используются для решения задач; эти алгоритмы представляют собой определенную систему приемов, благодаря которым у учащихся развиваются знания и навыки решения узкотематических задач. В качестве примера приведён алгоритм, который можно рекомендовать студентам на начальном этапе обучения решению количественных физических задач.

Первый этап – понимание сути проблемы, ее формулировка и создание идеи решения. На этом этапе студенту необходимо:

• внимательно прочитать постановку задачи, проанализировать исходные данные, требования и условия задачи, перевести значения физических величин, выраженные в несистемных единицах, в СИ (Международную систему единиц);

• мысленно представить физическую ситуацию, описанную в задаче, и при необходимости сделать рисунок, нарисовать график или схему.

Второй этап – определение метода решения задачи, выделение в постановке задачи отдельных компонентов, указывающих на те или иные физические явления, т. е. необходимых:

• исследовать способы применения известных физических законов, говорящих об этих явлениях;

• составить пропущенные уравнения.

Третий этап – определение конкретного значения неизвестной величины, который предполагает:

• решение уравнений общего вида;

• получение результата, в том числе численного, с учетом правил приближенных расчетов;

• анализ и оценка полученного ответа, проверка размерности полученной физической величины.

Психолого-педагогические исследования доказали, что обучение решению задач по готовым алгоритмам особенно эффективно на начальном этапе обучения. В дальнейшем студенты должны постепенно переходить к самостоятельному составлению алгоритмических инструкций. В этом случае будет создана основа для формирования логико-алгоритмической культуры и развития творческого мышления.

На наш взгляд, чрезвычайно важно продолжить работу в высшей школе по формированию логико-алгоритмической культуры, основанной на межпредметных связях.

Например, вы можете применить знания первокурсников о производной, дифференциале и интеграле при изучении ряда тем по дисциплине физики. Физическая интерпретация этих понятий позволит глубже их понять. Использование математического аппарата, например, при изучении темы «Работа, мощность, энергия» позволит углубить материал и рассмотреть известные физические понятия под новым углом. Знания учащихся о производной, дифференциале и интеграле позволяют им учитывать работу переменной силы при изучении этой темы в физике.

Студентов можно научить логически мыслить и творчески применять имеющиеся знания путем совершенствования содержания, методов и форм организации учебных занятий. Необходимо дополнить уже сложившиеся и широко используемые на практике формы организации учебной работы новыми с использованием активных и интерактивных методов обучения [6], направленных на побуждение учащихся к продуктивной познавательной практической деятельности в многогранном процессе взаимодействия. между студентами и преподавателями, в котором они активно участвуют с обеих сторон. Нами предложена «система формирования логико-алгоритмической культуры обучающихся в процессе подготовки специалистов любого уровня и профиля с использованием технологии индивидуально-ориентированного обучения (ИОТ), основой которой является самообразовательная деятельность» [5].

Полученные результаты

Одной из новых форм организации аудиторной работы в рамках личностно-ориентированного обучения в вузе являются комплексные семинары. Это семинары, проводимые по двум и более смежным дисциплинам. Комплексные семинары требуют от студентов высокой степени систематизации, обобщения знаний, большой самостоятельности в работе со справочной, учебной и научной литературой.

Заключение

Наш опыт работы показал, что такая форма проведения образовательных семинаров эффективна для реального решения проблемы формирования логико-алгоритмической культуры в вузе. Благодаря межпредметным связям в профессиональной подготовке студентов она вызывает большой интерес у студентов и способствует более глубокому и стойкому повторению изученного материала.

В ходе исследования были проанализированы инновационные технологии и возможности их использования при обучении физике в школе. Инновационные технологии всегда были актуальны и находили свое применение в процессе обучения. Разработка новых цифровых средств обучения и их активное внедрение в учебный процесс влечет за собой необходимость подготовки дидактического обеспечения, готового к использованию в обучении, с одной стороны, и серьезного методического обеспечения их использования в различных формах организации уроков, с одной стороны. с другой стороны. Результаты анкетирования студентов, будущих учителей физики, показали их готовность использовать инновационные технологии на уроках физики. В статье рассматриваются примеры разработки программного обеспечения для уроков физики с использованием инновационных технологий в рамках выбранного уровня образования. Выбранные технологии прошли экспериментальную апробацию, а именно игровые технологии, портфельная технология и метод проектирования.

Товарищ Тестирование было проведено на практике и было показано, что использование инновационных и информационных технологий способствует повышению мотивации школьников к обучению. Исследование показало, что методологически правильное использование инновационных технологий позволяет студентам по-новому увидеть свои возможности и раскрыть творческий потенциал, продемонстрировать свои исследовательские способности, самостоятельность, а главное, повысить мотивацию к изучению такого сложного предмета, как образование в лицейская физика.