Министерство образования и науки Российской федерации
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
образования
«ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГУМАНИТАРНО - ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ОТЧЕТ ПО Учебной практике
(НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ) И
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ
на кафедре ………………………………
с 01.09.2016 по 04.07. 2017 г.
Студентки группыZM-111
…………………..
Научный руководитель практики: …………(науч.руководитель)
Пермь – 2017
ОТЧЕТ
О прохождении учебной практики
Студентки …………………….. математического факультета 1 курса ZM-111 группы
обучающаяся по направлению 44.04.01 Педагогическое образование, магистерская программа «Современные технологии математического образования»
Место прохождения практики: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пермский государственный гуманитарно-педагогический университет» (ПГГПУ), г. Пермь, ул. Сибирская, 24, Колесников А.К., кафедра …………………………………….
Период прохождения практики в данном учреждении:
с «01» сентября 2016 г. по «04» июля 2017 г.
Руководитель практики от учреждения доцент Власова Ирина Николаевна
Содержание практической работы:
· Участие в конкретных видах деятельности учреждения
| Вид деятельности(по плану) | Фактическое выполнение(что сделано) | Отметка научного руководителя | |
| планирование научно-исследовательской работы, включающее ознакомление с тематикой исследовательских работ в данной области и выбор темы исследования | Анализ литературы по ……., по вопросам открытия ……., (н-р, диагностирование содержания на предмет наличия в них логической структуры обобщения научных фактов) | выполнено | |
| Выстраивание стратегии работы на период практики, проектирование собственного образовательного маршрута. | выполнено | ||
| проведение научно-исследовательской работы | Разработка….. | выполнено | |
| Апробация ….. (если была) | выполнено | ||
| корректировка плана проведения научно-исследовательской работы | |||
| составление отчета о научно-исследовательской работе, публикации | Разработка логической структуры и написание 1 параграфа 1 главы по теме исследования: «…» | выполнено | |
| публичная защита выполненной работы | Выступление нанаучно-методическом семинаре на кафедре …. на тему: «……». | выполнено |
· Отчет о выполнении задания по научно-исследовательской работе (практике):
1. Анализ литературы по ….
2. Разработка логической структуры и написание 1 параграфа 1 главы выпускной работы: «…» (см. Приложение 1).
Оценка ___________________________________________________________________________
Преподаватель – научный руководитель магистра __________________/_____________________
(подпись) (фамилия, инициалы)
«___» ________________________2017 г.
Уровень компетенций обучающихся, формированных в результате прохождения практики:
| Компетенции | Оценочное средство из ФОС (составленный план исследования;подготовленная глава диссертации; подготовленная публикация; доклад на конференции – текст, и т.п.)) | Уровень сформированности компетенции | |
| ПК-5 | способность анализировать результаты научных исследований и применять их при решении конкретных научно- исследовательских задач в сфере науки и образования, самостоятельно осуществлять научное исследование | · Анализ литературы по…(гл.1., пар…; · Публикация по ……. | с |
| ОПК-2 | готовностью использовать знание современных проблем науки и образования при решении профессиональных задач | · Определена логическая структура и содержание 1 главы магистерской диссертации; · подготовлено выступление для научно-методического семинара на кафедре ….. | с |
Условные обозначения:
недостаточно сформированы – н; вполне достаточно сформированы – с.
 |
ИТОГОВАЯ ОЦЕНКА ЗА ПРАКТИКУ (РАБОТУ)
Студентке математического факультета 1 курса ZM-111 группы ………………….(фио)
оценка_____________________/______________________________________________________ (прописью)
Особые отметки: __________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Факультетский руководитель практики _______________ /__Власова И.Н._/
(подпись) (фамилия, инициалы)
«___» ________________________2017_г.
Приложение 1.
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ФОРМИРОВАНИЯ У УЧАЩИХСЯ ОБОБЩЕННЫХ УМЕНИЯ И НАВЫКОВ В ВЫПОЛНЕНИИ УЧЕБНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПО СИСТЕМАТИЗАЦИИ И ОБОБЩЕНИЮ НАУЧНЫХ ФАКТОВ.
2.1. Изучение вопросов истории открытия эмпирических законов в области физики как основа формирования у учащихся представлений о методах систематизации и обобщения научных фактов.
(краткое содержание)
Современное школьное образование ориентировано на приобретение учащимися не только предметных знаний, но и на развитие у них определенного уровня владений этими знаниями для самостоятельного принятия решений. В образовательном стандарте второго поколения регламентированы основные результаты физического образования учащегося. Одним из них является приобретение учащимися «…опыта применения научных методов познания, наблюдения физических явлений, проведения опытов, простых экспериментальных исследований, прямых и косвенных измерений с использованием аналоговых и цифровых измерительных приборов; понимание неизбежности погрешностей любых измерений» [9].
Исследовательская деятельность позволяет сформировать у школьников способность свободно мыслить, самостоятельно находить решение проблем, возникающих в процессе познания. Такие формы занятий по физике, как уроки решения задач, исследовательские практикумы, сократиды и пр. в значительной мере реализуют исследовательский потенциал учащихся.
В настоящее время уровень представлений учащихся о методологии эмпирического исследования, а так же овладение ими методикой осуществления обобщения опытных данных и формулирования законов оставляет желать лучшего. Существует проблема совершенствования подготовки учащихся к данным видам деятельности. Важно научить их не только планировать эксперимент и получать экспериментальные данные, но и систематизировать и обобщать полученную информацию.
Успеху в освоении учащимися данного вида деятельности будет способствовать методически грамотная организация их исследовательской деятельности по планированию эксперимента и обобщению экспериментальных данных.
Учитель должен сформировать у учащихся глубокие и прочные знания о видах исследовательской деятельности и методах выполнения действий, составляющих основу исследования.
Выделяют два уровня исследовательской деятельности: эмпирический (построенный на базе опыта) и теоретический (основанный на модельном представлении о явлениях). Каждый из них включает в себя достаточно самостоятельные стадии. [4] В системе школьного образования доступными для учащихся являются лишь некоторые из них, в частности эмпирические исследования в их простейшей интерпретации.
Эмпирический уровень познания реализуется посредством четырех стадий:
1) сбор научных фактов (постановка и проведение научных опытов - наблюдений и экспериментов);
2) эмпирическая систематизация научных фактов, полученных в ходе выполнения опыта;
3) эмпирическое обобщение научных фактов (выявление эмпирических закономерностей, объясняющих сущность исследуемой группы явлений);
4) эмпирическое объяснение и предсказание явлений природы [4].
Учителю необходимо владеть методикой организации исследований на каждой из стадий. Стадии 2 и 3 не так широко представлены в учебном процессе, как 1 и 4. Чаще всего эмпирическая систематизация и обобщение используется учителями при демонстрационном эксперименте и в исключительных случаях при лабораторных исследованиях учащихся. Существует необходимость расширения практики применения учащимися данных методов в экспериментальной деятельности по физике.
Умения в планировании и проведении самостоятельной исследовательской деятельности по систематизации и обобщению научных фактов у учащихся будут сформированы, если:
• знакомить учащихся с историей открытия эмпирических закономерностей в области физики;
• организовывать коллективное учебное исследование на базе поискового демонстрационного физического эксперимента, направленного на сбор, систематизацию и обобщение научных фактов;
• включать в систему лабораторных занятий и практикумов по физике экспериментальные задания исследовательского характера с последующей систематизацией и обобщением полученных данных;
• использовать в обучении обобщенные планы систематизации и обобщения научных фактов, формировать у учащихся на их основе обобщенные исследовательские умения.
Рассмотрим содержание и основные направления работы учителя по обобщению фактов полученных в ходе исследовательской деятельности, как способу введения эмпирических законов.
Изучение всякого эмпирического закона сопровождается демонстрацией опытов. Учитель, формулируя тему урока, в которой говорится о выявлении и изучении закономерностей протекания каких-либо явлений, должен так же познакомить учащихся с самим понятием «эмпирического закона». Эмпирическим законом называют устойчивую повторяющуюся связь явлений природы, которая фиксируется по результатам многократных опытов [5].
Кроме того, учитель должен познакомить учащихся с методикой выявления закономерностей различных видов. Необходимо объяснить школьникам, что, основываясь на результатах единичного эксперимента, который дает лишь ограниченное число данных, невозможно сделать достоверный вывод о закономерных связях. То, что данная взаимосвязь проявится еще раз, нет никаких гарантий. Поэтому исследователь, как правило, проводит серию опытов, меняет в ряде случаев условия их проведения и приходит к окончательному выводу лишь тогда, когда данная связь проявляет себя постоянно. Этим учитель обеспечивает представление учащихся об одном из главных требований к эксперименту – его воспроизводимости.
В процессе анализа данных, полученных в ходе выполнения исследований, и их обобщении, учащиеся формулируют выводы или умозаключения. Учителю рекомендуется обратить их внимание на то, что подразумевают под понятием «умозаключение» в науке – это способ получения выводного знания на основе уже имеющегося. [2, стр. 50] В логике выделяют два вида умозаключений – дедуктивный (выполняется переход от общего знания к частному) и индуктивный (от частного знания к общему). Опыт показывает, что большинство учебных исследований реализуется именно посредством операций, свойственных индукции.
В учебниках по логике даются следующее определения такого вида умозаключения, как индукция:
1) «...процесс мышления, посредством которого мы выводим, что истинное в каком либо частном случае или частных случаях будет истинным и во всех случаях, сходных с предыдущим»; [10, стр. 96]
2) «...это такое умозаключение, где вывод делается от частного (или отдельного) к общему»; [2, стр. 93]
3) «...это способ рассуждения, при котором заключение, являющееся общим рассуждением, получается на основе менее общего знания или отдельных фактов». [11, стр. 64]
Логическая структура индукции, как показано в пособии М.Д. Купарашвили может быть определена следующим образом: если объекты а1, а2, а3, …, аn, принадлежащие классу S, обладают признаком Р, то и объект аi, обладающий признаком Р будет относиться к данному классу. В зависимости от числа перечисленных объектов из класса S, определяют полную (когда рассмотрены все объекты данного класса) и неполную индукцию (когда рассмотрена лишь часть объектов из класса S).
При использовании неполной индукции необходимо рассмотреть как можно больше объектов класса, с целью избежать ошибки «поспешного обобщения», либо работать с максимально разнородными объектами класса. В [2] определены следующие виды индукции:
· индукция через простое перечисление (наиболее часто используемая) – "...вывод производится при условии, что в исследовании объектов отсутствует противоречие проверяемому умозаключению";
· индукция на основе установления причинной связи (научная) – "...вывод о целом классе однородных объектов делается на основании существенных признаков части объектов данного класса";
· статистические выводы – "...вывод определяется частотой проявления некоторого признака". [2, стр. 95]
Как было указано выше, одним из способов формирования у учащихся умений планировать и самостоятельно организовывать исследовательскую деятельность по систематизации и обобщению научных фактов является использование ими обобщенных планов. Обобщенный план по выявлению эмпирических закономерностей на основе логической структуры индукции через перечисление для учащихся был предложен Е.В. Оспенниковой в работе "Обобщенные модели элементов системы естественнонаучного знания и видов учебной деятельности". Он включает в себя следующие операции:
1) установить, что объект X1 обладает признаком А, объект Х2 - признаком А и объект Х3 - признаком А;
2) осуществить абстракцию отождествления объектов Х1, Х2, Х3 и всех других возможных объектов Х по общим для них признакам (иные признаки не учитываются), то есть выделить класс объектов, обладающих некоторой совокупностью одних и тех же признаков;
3) экстраполировать знание о признаке А, полученное при непосредственном исследовании объектов Х1, Х 2, Х3, на все прочие объекты Х данного класса. [7, стр. 9]
Рассмотрим пример выявления закономерностей на основе приведенного обобщенного плана, следуя логике индукции через перечисление. В качестве исследуемого закона определим закон Ома для участка цепи. Возьмем конечное число n исследуемых объектов Х1, Х2,… Хn. Пусть данные объекты являются металлами.
Этап 1. Необходимо экспериментально выявить признак, общий для каждого из объектов. Найдем зависимость силы тока в каждом из исследуемых объектов от напряжения на его концах. В результате анализа экспериментальных данных можно сделать три частных вывода.
Вывод 1: сила тока в металле Х1, прямо пропорциональна напряжению на его концах.
I1~U;I1=g1U;
Аналогичные выводы могут быть сформулированы в отношении двух других объектов Х2, Х3:
I2~U; I2=g2U;
I3~U; I3=g3U.
Представим результаты исследования объектов в виде графика зависимости силы тока I в металлах от напряжения U на его концах (рис. 1):
|
| Рис. 1. График зависимости силы тока I в металлах от напряжения U на его концах |
Зависимость силы тока от напряжения для каждого из объектов может быть определена как некоторый признак А, который является для них общим.
Этап 2. Определим, какие еще признаки, кроме выявленного, являются общими для выбранной группы металлов. Исследуемые объекты могут иметь разную температуру, геометрические размеры и др., но при этом изготовлены из металлов. Это свидетельствует о том, что все они принадлежат к одному классу – проводников электричества.
Этап 3. Следуя алгоритму индукции через перечисление, можно утверждать, что наличие признака А будет присуще всему классу проводников. Таким образом, может быть сформулирован общий вывод: сила тока в проводниках прямо пропорциональна напряжению на их концах.
Это означает, что все материалы, являющиеся проводниками электрического тока, обладают экспериментально выявленным признаком:
.
Отличие заключается только в коэффициентах проводимости g.
g1≠g2≠g3
Сила тока будет больше в том проводнике, который имеет большую проводимость.
g1>g2>g3
Величина, обратная проводимости - сопротивление: 
На основании этого можно сделать еще один вывод: так как исследуемые объекты отличаются родом материала, то сила тока I в проводнике зависит от проводимости g или сопротивления материала R, из которого выполнен проводник.
Данное утверждение носит гипотетический характер. В ряде случаев может появиться объект, который не будет обладать выявленным признаком. В этом случае в законе может быть уточнено или математическое выражение, или границы применимости выявленной закономерности.
Установлено, что в металлах закон Ома для участка цепи не нарушается ни при каких значениях силы тока и напряжения. Даже при значительной силе тока отклонение от закона Ома остается в пределах одного процента. Но это лишь частный случай. В остальных случаях закон Ома для участка цепи выполняется при малых токах и напряжениях. И существует масса примеров нарушения линейной зависимости между силой тока в проводнике и напряжением. Так, например, в газах при достижении некоторого значения напряженности происходит вторичная ионизация молекул, что приводит к отклонению от прямой пропорциональности. Так же нарушение прямой зависимости наблюдают в сверхпроводниках и при искровом разряде в газе [1, стр. 72].
Грубой методологической ошибкой будет являться формулировка общего закона на основании данных, полученных только на одном проводнике.
Обратимся к истории открытия данного фундаментального закона. Наиболее подробно она описана в работе В.В. Кошманова [1]. В 1827 году Георг Ом публикует свой важнейший труд «Гальваническая цепь, разработанная математически», в котором он описывает результаты многочисленных экспериментов. В качестве экспериментальной установки ученый использовал крутильные весы с магнитной стрелкой (см. рис. 2), выполняющие функцию гальванометра.
|
| Рис. 2. Экспериментальная установка, используемая Георгом Омом в экспериментах (рисунок Г. Ома) [8, стр. 280] |
Под стрелкой располагался исследуемый проводник, подключенный к источнику тока – термопаре медь-висмут, обеспечивающей достаточную стабильность электродвижущей силы в цепи. В момент, когда по проводнику протекал электрический ток, стрелка крутильных весов поворачивалась. Ученый возвращал головку крутильных весов в первоначальное положение и измерял момент сил, действующих на нее, которая пропорциональна силе тока в цепи.
В своих первых экспериментах Георг Ом работал с восьмью пронумерованными отрезками медной проволоки одного диаметра, но разной длины: 2, 4, 6, 10, 18, 34, 66, 130 дюймов. Данные проводники ученый включал в цепь и, сняв показания для каждого из них, подключал проволоки в обратном порядке, проводя аналогичные измерения. Результаты своей деятельности Г. Ом опубликовал в 1826 году в "Journal für Chemie und Physik", оформив в виде таблицы (см. табл. 1), где указаны средние значения измерений для каждого проводника:
Таблица 1
Зависимость угла поворота магнитной стрелки (силы электрического тока) от длины проволоки, в условных единицах [1, стр 37]
|
Анализируя данные таблицы, Георг Ом приходит к выводу, что результаты: "… могут быть выражены очень хорошо уравнением:
,
где Х означает интенсивность магнитного действия проводника, длина которого равна х, а А и В – константы, зависящие соответственно от возбуждающей силы и от сопротивления остальных частей цепи» [цит. по 3, стр. 259].
Далее ученый пытается доказать справедливость предложенной им формулы математически. Он берет в качестве значения константы В для всей серии опытов значение 20,25, а для константы А значения разные для каждой из серий экспериментов 7285, 6965, 6885, 6800, 6800 соответственно. Результат вычислений так же представляет в табличной форме:
Таблица 2
Зависимость силы тока, полученной Г. Омом в процессе вычислений, от длины проволоки, в условных единицах [1, стр 38]
|
Сравнивая два результата – полученный ученым экспериментальным путем и путем подстановки значений констант в полученное Г. Омом математическое выражение, можно проследить лишь незначительные различия, что подтверждает правильность установленной им закономерности.
После этого ученый продолжил исследования. Теперь он взял четыре отрезка латунной проволоки равной толщины и разной длины: 2, 4, 8, 16, дюймов. Для каждой из них Г. Ом экспериментально значения силы тока: 111,5; 64,75; 37 и 19,75 соответственно. При проверке экспериментальных данных с использованием полученной формулы, результаты опытов и вычислений так же совпали.
В следующих экспериментах Георг Ом исследовал зависимость сопротивления проводников от температуры. Ученый помещал проводники в пламя и опускал в сосуд с водой и измельченным льдом. Все исследования давали один и тот же результат: сопротивление проводников прямо пропорциональное его температуре.
Предложенная ученым формула легко переходит в формулу, используемую в наше время, если заменить Х на силу тока, А – на электродвижущую силу, а В+х – на общее сопротивление цепи.
Вывод по своим многочисленным опытам Георг Ом публикует в 1892 году в труде "Gesammelte Adhandlungen": «... Я полагаю, что величина передачи электричества между двумя близлежащими элементами при других равных обстоятельствах пропорциональна разности электрической силы в этих элементах …» [цит. по 1, стр. 47].
Проанализируем действия ученого в контексте индукции через перечисление. Возможно, Георг Ом интуитивно следовал операциям, присущей данной логике.
Изначально ученый проводит эксперименты для группы объектов, выполненных из одного металла. По результатам чего Г. Ом приходит к частному выводу: сила тока в проводнике прямо пропорциональна электрической силе источника тока (термопары). Затем Георг Ом исследует группу объектов, выполненных из другого металла, и для них также прослеживается данная зависимость. Таким образом, прямую пропорциональность силы тока в проводнике электрической силе источника можно считать признаком А, общим для всего класса исследуемых объектов (действия соответствуют операции 1 обобщенного плана).
В процессе исследований, ученый выявляет еще несколько признаков, свойственных данному классу. Во-первых, сила тока в проволоках, используемых в экспериментах обратно пропорциональна их длине. Во-вторых, ученый выявил прямую зависимость сопротивления исследуемых объектов от их температуры. Это свидетельствует о том, что данные объекты – металлические проволоки – являются проводниками электричества (действия, соответствующие операция 2 обобщенного плана).
Таким образом, мы можем экстраполировать выявленный признак А на все объекты, принадлежащие классу – проводники (операция 3 обобщенного плана).
Проанализировав действия ученого, описанные в книгах по истории физики [1, 3, 8], можно сделать вывод о том, что они вполне согласуются с логикой индукции через перечисление. Так же в исторических книгах прослеживается следующая особенность – любой ученый, прежде чем вывести какую-либо закономерность, проводит большое количество экспериментов с изменением условий последних с целью накопления данных. После чего производится обобщение экспериментальных данных и формулировка вывода. В естестве ученого настолько заложен тот факт, что опыт необходимо производить многократно, что они на уровне подсознания соблюдают это. В школах же, к сожалению, происходит обратное – на основании однократного проведения эксперимента, на результатах всего лишь одного проведенного опыта формулируются выводы о целом классе объектов. Видна проблема, связанная с тем, что учащиеся усваивают не совсем корректную логику исследований.
Но не все исторические опыты можно воспроизвести в режиме полной реконструкции в реальных школьных условиях, так как эксперименты, в ряде случаев, могут быть достаточно технически сложными, либо по причине отсутствия нужного оборудования и инструментария. Именно поэтому для воссоздания необходимых условий протекания эксперимента и экспериментальной установки можно использовать виртуальную среду.
Их всего вышесказанного следует то, что в процессе обучения особое место должно отводиться воспроизведению исторических опытов как учителем (в процессе введения эмпирических законов), так и учениками (в процессе закрепления деятельности по обобщению научных фактов и формулировке выводов). Главное, обратить внимание учащихся на логику научного поиска в историческом контексте, а так же на трудности, с которыми столкнулся ученый в процессе научного поиска, на то, какими были его временные затраты. Это не только пробуждает уважение к исследователю, но и позволяет понять учащимися глубину и историческую значимость сделанного им открытия. Ни в коем случае нельзя допустить, чтобы у учащихся создалось ощущение легкости научного поиска.
Список используемой литературы:
1. Кошманов В. В. Георг Ом: Пособие для учащихся. – 1980.
2. Купарашвили М. Д. и др. Логика: Учебное пособие для студентов //Омск: Изд-во ОмГУ. – 2005.
3. Льоцци Марио. История физики //Пер. с итал. М., изд-во МИР. – 1970.
4. Мостепаненко М. В. Философия и методы научного познания //Л.: Лениздат. – 1972. – С. 170.
5. Некрасов С. И., Некрасова Н. А. Философия науки и техники: тематический словарь. — Орёл: ОГУ. 2010.
6. Оспенникова Е.В. Использование ИКТ в преподавании физики в средней общеобразовательной школе: методическое пособие/ М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011.
7. Оспенникова Е.В., Оспенников А.А. Обобщенные модели элементов системы естественнонаучного знания и видов учебной деятельности: методические рекомендации / - Пермь: Перм. гос. пед. ун-т, 2009.
8. Спасский Б. И. История физики: Уч. пособие для вузов. Изд. 2-е перераб. и доп. М., 1977. – Т. 1.
9. Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования 2010 г.
10. Челпанов Г. И. Учебник логики. – М.: Научная Библиотека, 2010.
11. Черняк Н. А. Логика: Учебное пособие //Омск: Омск. гос. ун-т. – 2004.