PROBLEMS OF TEACHING PHYSICS IN THE SYSTEM OF SECONDARY VOCATIONAL EDUCATION. BASED ON A COLLEGE OF A UNIVERSITY OF ECONOMICS

ПРОБЛЕМЫ ПРЕПОДАВАНИЯ ФИЗИКИ В СИСТЕМЕ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ. НА ПРИМЕРЕ КОЛЛЕДЖА ЭКОНОМИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

Научная статья

Гордеева И.В.*

ORCID: 0000-0001-5684-1309,

Уральский государственный экономический университет, Екатеринбург, Россия

* Корреспондирующий автор (ivgord[at]mail.ru)

Аннотация

Статья посвящена анализу ситуации, сложившейся в настоящее время в области преподавания физики как общеобразовательной дисциплины в системе среднего профессионального образования. Показано, что в отношении восприятия данной дисциплины у обучающихся сформировалось противоречивое мнение: признавая ведущую роль физики как одной из STEM-дисциплин в обеспечении научно-технологического развития современной цивилизации, студенты в то же время оценивают данный предмет как трудный для понимания и изучения. Все это, в свою очередь, создает проблемы для преподавателей, так как внутренняя мотивация к изучению дисциплины остается низкой, а исключительно внешняя мотивация, опирающаяся на балльно-рейтинговую систему оценки знаний, недостаточна для полноценного формирования общекультурных и профессиональных компетенций.

Ключевые слова: студенты колледжа, преподавание физики, внутренняя мотивация, внешняя мотивация, отношение к предмету, инновационные технологии обучения.

PROBLEMS OF TEACHING PHYSICS IN THE SYSTEM OF SECONDARY VOCATIONAL EDUCATION. BASED ON A COLLEGE OF A UNIVERSITY OF ECONOMICS

Research article

Gordeeva I.V.*

ORCID: 0000-0001-5684-1309,

Ural State University of Economics, Yekaterinburg, Russia

* Corresponding author (ivgord[at]mail.ru)

Abstract

The article analyzes the current situation in the field of teaching physics as a general education discipline in the system of secondary vocational education. The study demonstrates that with regard to the perception of this discipline, students have formed a contradictory opinion: recognizing the leading role of physics as one of the STEM disciplines in ensuring the scientific and technological development of modern civilization; however, at the same time, the students evaluate this subject as difficult to understand and study. This, in turn, creates problems for teachers, since internal motivation to study the discipline remains low, and exclusively external motivation, based on a point-rating system for assessing knowledge, is insufficient for the full-fledged formation of general cultural and professional competencies.

Keywords: college students, teaching physics, internal motivation, external motivation, attitude towards a subject, innovative learning technologies.

Введение

Преподавание дисциплин, относящихся к STEM-образованию (science, technology, engineering and mathematics): физики, математики, экологии и пр. в учебных заведениях системы среднего профессионального образования в настоящее время претерпевает целый ряд серьезных преобразований и приводит, в свою очередь, к возникновению новых проблем. Во-первых, в соответствии с новыми образовательными стандартами ФГОС СПО четвертого поколения, предусматривается ориентация учебных программ на формирование у студентов первого курса не только общекультурных, но и профессиональных компетенций, подразумевающее максимальное сближение получаемых знаний с их практическим применением в трудовой деятельности. Таким образом происходит сближение теоретической подготовки и формирования конкретных умений и навыков прикладной деятельности, что позволяет повысить внутреннюю мотивацию обучающихся к изучению конкретной дисциплины, поскольку для значительной части студенческой молодежи характерен прагматический поход к процессу получения знаний и любой изучаемый предмет оценивается с точки рения практической полезности.

Во-вторых, в настоящее время система среднего профессионального образования вовлекается в процесс систематической проверки знаний, полученных в ходе изучения конкретных дисциплин, в форме централизованного тестирования ВПР (всероссийских проверочных работ). Данное регулярное тестирование, напротив, подразумевает (особенно по таким дисциплинам как физика) оценку именно остаточных фундаментальных знаний, безотносительно от практической направленности последних. Для преподавателей физико-математических и естественнонаучных дисциплин это создает определенные проблемы, связанные не только с адекватным формированием рабочих программ, но и с поиском наиболее приемлемого способа мотивирования обучающихся к изучению конкретного предмета. Если технологии внешней мотивации в условиях существования балльно-рейтинговой системы и своевременного формулирования конкретных требований к студентам в отношении перспектив получения высоких оценок (своевременное выполнение лабораторных работ, выступления на семинарах, решение контрольных задач и пр.) достаточно разработаны и продемонстрировали свою результативность, то в отношении способов и методов воздействия на внутреннюю мотивацию ситуация выглядит гораздо сложнее.

Внутренняя мотивация обучающегося a priori подразумевает личную заинтересованность в изучении конкретного предмета. Однако, как показывает практика преподавания физики в качестве общеобразовательной дисциплины в колледже Уральского государственного экономического университета, значительная часть студентов системы СПО испытывает если не негативный настрой, то, по крайней мере, безразличие в отношении таких STEM-дисциплин, как физика или математика. По утверждению М.П. Алешиной, снижение заинтересованности студентов колледжей в изучении общеобразовательных дисциплин физико-математического и естественнонаучного циклов является негативным трендом, наблюдаемым на протяжении последних десятилетий, безотносительно от региона проживания и возраста обучаемых [1]. Причины заключаются не только в относительно высокой сложности подобных предметов, но и в сложившемся в социуме традиционном предубеждении по отношению к физико-математическим дисциплинам как элитарным, предназначенным исключительно для интеллектуалов, особенно мужского пола [7], [8], [9]. Существующие в обществе вплоть до настоящего времени стереотипы в отношении наличия традиционно «мужских» и «женских» предметов в полной мере распространяются и на физику, рассматриваемую исключительно в качестве «мужской науки», что является общемировой тенденцией [10], [11]. В то же время, как показывают опросы, регулярно проводимые в различных регионах мира в старших классах средних школ и колледжах, большинство учащихся признает ведущую роль физики и других естественнонаучных дисциплин, в обеспечении прогресса современной цивилизации, развития технологий и повышения качества жизни [2], [3]. Аналогичный опрос, проведенный среди обучающихся колледжа УрГЭУ, показал, что из 103 человек только 14 отметили, что физика для них является дисциплиной, доступной для понимания и логичной, в то время как 47 респондентов признали, что способны решать задачи, лишь подставляя заданные значения в готовые формулы, а 18 студентов указали, что, убеждены в своей неспособности усвоить предмет в принципе, поскольку проблема наблюдалась еще в школьные годы. При этом позитивное влияние физики на развитие технологий и общества в целом признают 98 человек.

В результате складывается парадоксальная ситуация: большинство учащихся выражают свое отношение к физике следующим образом: «Я ее уважаю, но понять никогда не смогу, потому что… (не изучал и в школе, недостаточно умен, она — только для мужчин и пр.)». При наличии подобных стереотипов восприятия дисциплины преподавателю крайне сложно выстроить систему изучения физики таким образом, чтобы вовлечь в процесс максимально возможную аудиторию [4].

Очевидно, что даже при чтении лекций необходимо излагать материал так, чтобы сочетать перечисление фактов и дат, объяснение законов и формул с приведением ссылок на современные исследования в данной области, новости из мира науки и технологий, примеров практического использования результатов экспериментов в современной жизни. Так, при изучении основ классической механики (в частности, динамики) изложение фундаментальных законов можно успешно совмещать с основами космических технологий: реактивное движение основано на применении закона сохранения импульса, а состояние невесомости успешно моделируется в земных условиях (потеря веса не есть потеря массы, хотя на бытовом уровне эти термины часто используются как синонимы). При преподавании термодинамики следует обратить внимание на КПД и способы его повышения при выборе конкретного топлива. В то же время знание основ неравновесной термодинамики позволяет не только применять системный подход в естественнонаучной сфере, но и под другим углом взглянуть на многие исторические и экономические процессы. Для студентов, обучающихся по направлению «Информационные системы» понятие «квантовый компьютер» является знакомым термином, однако базовые положения квантовой механики требуют подробного изложения, хотя о квантовой телепортации часть обучающихся наслышана, но не имеет представления о ее механизмах.

В целом, преподавание дисциплины следует осуществлять в соответствии с принципом историзма: последовательность открытия физических законов коррелирует с уровнем экономического развития общества и на разных его этапах приоритет отдается тем направлениям естественных наук, на которые существует реальный запрос [5], [6]. Таким образом, обучающиеся получают возможность оценить степень воздействия научно-технического прогресса на все направления жизнедеятельности социума, включая мировоззренческий компонент. В самом деле, релятивистская и квантовая механика оказали существенное влияние на мировоззрение общества первой половины ХХ в.: принципы относительности и дополнительности, так же, как и принцип неопределенности, имеют не только физико-математический, но и философский смысл, позволивший по-иному взглянуть на устройство материального мира в целом. Аналогичным образом термодинамика неравновесных систем, зародившаяся уже во второй половине прошлого столетия, дала возможность выявить общие закономерности в астрофизических, биологических, экономических и исторических процессах, а термины «самоорганизация», «обратная связь», «точка бифуркации» и «стрела времени» нашли свое применение далеко за пределами естественных наук.

Что касается использования виртуальных лабораторных работ в учебном процессе, то опыт показывает, что подобные технологии оправдывают себя в качестве дополнительного инструмента в тех случаях, когда невозможно осуществление реального обучения: например, в сложившихся условиях вынужденного переноса образовательного процесса в онлайн режим или в случае планового обучения дистанционного обучения студентов, сочетающих получение высшего образования с профессиональной деятельностью. В подобных ситуациях проведение виртуальных лабораторных занятий не только оправдано, но и является единственной возможностью для обучающихся принять участие в экспериментальной работе в доступной для восприятия форме. В то же время даже относительно простые лабораторные работы требуют предварительного инструктажа и точного следования последнему, что далеко не всегда соблюдается обучаемым контингентом, закономерно вызывая проблемы, которые затруднительно решить в дистанционном режиме.

Кроме того, виртуальные лабораторные работы оправданы в тех случаях, когда позволяют продемонстрировать процессы или явления, которые по тем или иным причинам (пространственные масштабы, слишком длительный или, напротив, кратковременный процесс) невозможно воспроизвести в лабораторных условиях: исследование структуры атома, интерференция и дифракция электромагнитных волн в диапазоне длин за пределами видимого спектра и пр. Злоупотребление виртуальными работами в тех случаях, когда проведение реального эксперимента не только возможно, но и желательно, приводит к тому, что обучающиеся утрачивают навыки практической деятельности и обработки результатов полученных измерений. К тому же, современная студенческая молодежь настолько адаптировалась к описательно развлекательной демонстрации разнообразных явлений в видеороликах социальных сетей и сайтов, что виртуальные работы, в отличие от реальных, нередко не вызывают никакого интереса у аудитории, привыкшей к ярким спецэффектам. Таким образом, одна из целей применения современных технологий обучения — повышение внутренней мотивации обучаемого контингента к изучению дисциплины через заинтересованность остается не достигнутой. Вообще, употребление термина «инновационные образовательные технологии» в отношении виртуальных лабораторных работ правомочно в том случае, если занятия подобного рода ранее не проводились. С точки зрения обучающихся справедливо использование подобного обозначения как раз для реальных лабораторных работ с использованием экспериментальных установок и современного оборудования, поскольку, как свидетельствуют выборочные опросы обучающихся, при изучении естественнонаучных дисциплин в большинстве современных школ лабораторные работы при изучении курсов естественнонаучных дисциплин либо отсутствуют вообще, либо применяются в очень ограниченном количестве, не позволяющем в полной мере продемонстрировать выполнения конкретных законов и их практическое применение.

Заключение

Для преподавателей системы СПО адаптация программы изучения физики к условиям современной ситуации означает формирование основ учебного плана с учетом возможностей и интересов конкретной студенческой аудитории, специализации обучаемого контингента и способности последнего освоить изучаемый материал в соответствии с наличием внутренней или исключительно внешней мотивации, позволяющей оценить степень участия студентов в образовательном процессе, но не обеспечивающей в полной мере получения обучающимися необходимого комплекса знаний, умений и навыков, что также приходится учитывать при составлении плана проведения учебных занятий. 

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Алешина М.П. Уровень развития познавательного интереса к математике у студентов педагогических колледжей / М.П. Алешина // Современные проблемы науки и образования, 2021. – №3. [Электронный ресурс]. URL: :https://science-education.ru/ru/article/view?id=30794 (дата обращения: 22.10.2021).
2. Боциева Н.И. Педагогические технологии формирования профессиональных компетенций при изучении естественнонаучных дисциплин / Н.И. Боциева // Обучение и воспитание: методики и практика, 2013. - № 10.- С. 49-53.
3. Вощукова Е.А. Опыт использования междисциплинарной интеграции для повышения мотивации к изучению физики / Е.А. Вощукова // Дискуссия, 2017. - № 6. - С. 95-100.
4. Кандаурова Т.П. Повышение познавательной мотивации у курсантов военного вуза при изучении физики / Т.П. Кандаурова // Современная высшая школа: инновационный аспект, 2018.- № 3.- С. 34-41.
5. Полушкина С.В. Экспериментальная деятельность как средство повышения эффективности обучения физике / С.В. Полушкина // Вестник НГУ им. Н.И. Лобачевского, 2018.- № 2.- С.157-162.
6. Ракин Г.В. Формирование у школьников системы знаний о физических основах работы современных устройств передачи и обработки информации / Г.В. Ракин, В.В. Смирнов // Современные проблемы науки и образования, 2020. - №2. [Электронный ресурс]. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=29785 (дата обращения: 03.11.2021).
7. Adedayo J. Analysis of factors influencing students' attitudes towards practical aspect of secondary school physics in Ekiti state / J. Adedayo // International Journal of Multidisciplinary Research and Development, 2015. -Vol.2.- No.7.- Р. 417-421
8. Chan Y.L. Students' motivation towards science learning and students' science achievements / Y.L. Chan, C.H. Norlizah // International Journal of Academic Research in Progressive Education and Development, 2017.- Vol. 6.- No 4.- P. 174-189.
9. Makarova E. The gender gap in STEM fields: the impact of the gender stereotype of math and science on secondary students' career aspirations / E. Makarova, B. Aesclimann, W. Herzog //Frontiers in Education, 2019.- Vol. 4.- [Electronic resource]. URL: 10.3389/feduc.2019.00060 (accessed 15.09.2021).
10. Mubeen S. The measurement of motivation with science students / S. Mubeen, N. Reid // European Journal of Educational Research. 2014.- Vol. 3.- No.- 3. P. 129-144.
11. Silverman M.P. Motivating students to learn science: a physicist's perspective / M.P. Silverman // Creative Education, 2015.- Vol.6.- P. 1982-1992.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Aleshina M.P. Uroven' razvitiya poznavatel'nogo interesa k matematike u studentov pedagogicheskih kolledzhej [The level of development of cognitive interest in mathematics among students of pedagogical colleges] / M. P. Aleshina // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya [Modern problems of science and education] 2021.–№3. [Electronic resource]. URL:https://science-education.ru/ru/article/view?id=30794 (accessed: 22.10.2021) [in Russian].
2. Pedagogicheskie tekhnologii formirovaniya professional'nyh kompetencij pri izuchenii estestvennonauchnyh disciplin [Pedagogical technologies for the formation of professional competencies in the study of natural science disciplines] / N.I. Bocieva // Obuchenie i vospitanie: metodiki i praktika [Education and upbringing: methods and practice] 2013.- № 10.- P. 49-53. [in Russian].
3. Voshchukova E.A. Opyt ispol'zovaniya mezhdisciplinarnoj integracii dlya povysheniya motivacii k izucheniyu fiziki [Experience in the use of interdisciplinary integration to improve motivation to learn physics] / E.A. Voshchukova // Diskussia [Discussion] 2017.- № 6.- P. 95-100. [in Russian].
4. Kandaurova T.P. Povyshenie poznavatel'noj motivacii u kursantov voennogo vuza pri izuchenii fiziki [Improving the cognitive motivation of military university cadets in studying physics] / T. P. Kandaurova // Sovremennaya vysshaya shkola: innovacionnyj aspekt [Contemporary higher education: innovative aspects] 2018.- № 3.- P. 34-41[in Russian].
5. Polushkina S.V. Eksperimental'naya deyatel'nost' kak sredstvo povysheniya effektivnosti obucheniya fizike [Experimental activity as a means of increasing the effectiveness of teaching physics] / S.V. Polushkina // Vestnik NGU im. N.I. Lobachevskogo [Vestnik of Lobachevsky University of Nizhni Novgorod] 2018.- № 2.- P.157-162 [in Russian].
6. Rakin G.V. Formirovanie u shkol'nikov sistemy znanij o fizicheskih osnovah raboty sovremennyh ustrojstv peredachi i obrabotki informacii [Formation of knowledge system for pupils about the physical bases of work of modern transmissions and information processing devices] /G.V. Rakin, V.V. Smirnov // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya [Modern problems of science and education] 2020. - №2. [Electronic resource]. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=29785 (accessed: 03.11.2021). [in Russian].
7. Adedayo J. Analysis of factors influencing students' attitudes towards practical aspect of secondary school physics in Ekiti state / J. Adedayo // International Journal of Multidisciplinary Research and Development, 2015. -Vol.2.- No.7.- Р. 417-421
8. Chan Y.L. Students' motivation towards science learning and students' science achievements / Y.L. Chan, C.H. Norlizah // International Journal of Academic Research in Progressive Education and Development, 2017.- Vol. 6.- No 4.- P. 174-189.
9. Makarova E. The gender gap in STEM fields: the impact of the gender stereotype of math and science on secondary students' career aspirations / E. Makarova, B. Aesclimann, W. Herzog //Frontiers in Education, 2019.- Vol. 4.- [Electronic resource]. URL: 10.3389/feduc.2019.00060 (accessed 15.09.2021).
10. Mubeen S. The measurement of motivation with science students / S. Mubeen, N. Reid // European Journal of Educational Research. 2014.- Vol. 3.- No.- 3. P. 129-144.
11. Silverman M.P. Motivating students to learn science: a physicist's perspective / M.P. Silverman // Creative Education, 2015.- Vol.6.- P. 1982-1992.