Методика преподавания микро- и наноэлектроники в курсе физики профильных классов (на примере сельской школы)

«3»

1.Овладение учащимися знаниями и умениями в процессе углубленного изучения физики

28

20

12

4,3

0,19

16

32

32

3,8

0,16

2,3

2.Эффективность освоения школьниками физико-математического класса экспериментальных программ

23

21

16

4,1

0,18

17

37

26

3,9

0,16

5,0

3.Овладение умениями и навыками практической деятельности в процессе выполнения лабораторного физического эксперимента

22

28

10

4,2

0,19

20

29

31

3,9

0,16

8,2

4.Применение технологий в разработке творческих проектов демонстрационных экспериментальных моделей и новых лабораторных установок

24

27

9

4,3

0,19

16

29

35

3,8

0,16

14

На третьем уровне чІ = 8,2 > 5,99 = принимаем альтернативную гипотезу - характеристики экспериментальной и контрольной групп различны на уровне значимости б = 0,05 ( = 4,20 при экс = 0,19). Экспериментальная группа имеет результаты более качественного выполнения работ лабораторного физического эксперимента.

На четвертом уровне видно, что = 14 > 5,99 =, поэтому принимаем альтернативную гипотезу. Характеристики экспериментальной и контрольной групп различны на уровне значимости б = 0,05 ( = 4,25 приэкс = 0,19). Очевидно, что учащимся экспериментальной группы было намного легче выполнять задания, связанные с разработкой творческих проектов в виде демонстрационных моделей и новых лабораторных установок. Обоснованность данного утверждения заключается в большей компетентности школьников, сформированной при изучении физико-технических основ микроэлектроники и элементов наноэлектроники, в отличие от контрольной группы, в которой подобного обучения учащиеся не проходили.

По данным контрольного эксперимента подтверждена эффективность созданного авторского учебно-методического комплекса по микроэлектронике и элементам наноэлектроники, в том числе экспериментальных образовательных программ с целью успешного формирования ключевых компетенций в данной области физических знаний.

С представленными результатами контрольного эксперимента согласуются данные, полученные при анализе учебно-воспитательного процесса в физико-математическом классе: учащиеся экспериментальной группы овладели более высоким уровнем ключевых компетенций и как следствие - уровень проявления профессиональной ориентации и их творческой самореализации выше.

Основные результаты исследования заключаются в следующем:

Данная работа является обобщением педагогической деятельности в сельской профильной школе, которая способствовала созданию единой образовательной среды, включающей интеграцию физико-математического и индустриально-технологического профилей, организацию форм взаимодействия различных образовательных структур (сельских школ, домов детского творчества, заочных школ и лицеев, …), направленных на формирование у учащихся политехнических знаний и развитие экспериментальной и исследовательской деятельности в процессе изучения физико-технических основ микроэлектроники и элементов наноэлектроники.

Создан учебно-методический комплекс, включающий новые экспериментальные образовательные программы по микроэлектронике с элементами наноэлектроники для физико-математического, индустриально-технологического классов средней школы и объединения по интересам «Радиотехническое» дополнительного образования подростков. К содержанию программ приложена методика изучения отдельных тем, необходимых для формирования ключевых компетенций в данной области знания.

Разработано и изготовлено в ходе проектной деятельности учащихся демонстрационное экспериментальное оборудование в виде моделей по микроэлектронике, содержащих элементы наноэлектроники с соответствующим методическим и техническим описанием его применения в образовательном процессе:

модель транзисторного радиоприемника;

модель усилителя мощности низкой частоты с интегральной схемой;

макроскопическая модель элементов микросхемы.

4. Поставлен новый физический эксперимент по микроэлектронике и элементам наноэлектроники на спроектированных лабораторных установках:

изучение микросхемы на модели усилителя мощности низкой частоты с интегральной схемой;

определение параметров биполярного транзистора малой мощности;

определение параметров униполярного транзистора малой мощности;

изучение эволюции дискретных электронных компонентов электрической цепи и конструкций на их основе;

снятие вольт-амперной характеристики полупроводникового плоскостного диода и определение дифференциального сопротивления р-п-перехода.

К работам приложено методическое описание.

5. Осуществлена экспериментальная апробация эффективности применения

разработанного учебно-методического комплекса по изучению физико-технических основ микроэлектроники и элементов наноэлектроники с целью формирования ключевых компетенций учащихся по физике. Получена положительная динамика результатов педагогического эксперимента. Подтверждена правильность гипотезы и избранной логики исследования, эффективность и практическая значимость разработанной методики преподавания физико-технических основ микроэлектроники и элементов наноэлектроники в школьном профильном курсе физики.

Новизна содержания диссертационного исследования и результаты педагогического эксперимента подтверждены соответствующими актами о внедрении материала в учебный процесс муниципального общеобразовательного учреждения «Тумская средняя общеобразовательная школа №46» Клепиковского муниципального района Рязанской области, учреждения дополнительного образования школьников «Тумский Дом детского творчества». Представлены два акта о внедрении четырех лабораторных работ в учебный процесс специального физического практикума, лабораторий квантовой электроники и общего практикума кафедры общей и теоретической физики и методики преподавания физики Рязанского государственного университета имени С.А. Есенина. Все предложенные документы содержат положительные отзывы о результатах экспериментальной апробации содержания диссертационной работы.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях общим объемом 2,4 п.л. (авторских 2,2 п.л.)

Официн С.И. Демонстрационная модель транзисторного радиоприемника // Физика в школе. 1995. №3. С. 64-65 (0,18 п.л.).

Официн С.И. Роль радиолюбительства в формировании знаний о микроэлектронике // Физика в школе. 2008. №3. С.60-62 (0,27 п.л.).

Официн С.И., Орлов С.Н. Модель усилителя мощности на интегральной схеме // Физика в школе. 2008. №4. С. 54-56 (0,22 п.л., авторских 50%).

Официн С.И. Проблемы методики преподавания современной микроэлектроники в курсе физики средней школы // Сб. материалов научно-практической конференции «Информационно-коммуникационные технологии в подготовке учителя технологии и учителя физики». В 2-х ч. Ч.2. - Коломна: КГПИ, 2007. С. 75-76 (0,13 п.л.).

Официн С.И. Изучение экспериментальной образовательной программы по микро- и наноэлектронике в профильных классах средней школы // Труды Международной научно-методической конференции, посвященной 105-летию со дня рождения А.В. Перышкина «Единство традиций и инноваций в системе непрерывного естественно-математического образования». - Рязань: РГУ, 2007. С. 184-187 (0,20 п.л.).

Официн С.И. Микроэлектроника в дополнительном образовании -компонент комплексной образовательной системы // Материалы Российской научно-методической конференции «Управление качеством образования в системе учреждений дополнительного образования детей и подростков». - Рязань: РГУ, 2007. С. 234-238 (0,24 п.л.).

Официн С.И. Методика изучения теории собственной электрической проводимости полупроводников в микро- и наноэлектронике школьного курса физики // Аспирантский Вестник Рязанского государственного университета имени С.А. Есенина. 2008. №11. С.48-52 (0,36 п.л.).

Официн С.И. Формирование ключевых компетенций в процессе изучения физики и технологии поверхности в микро- и наноэлектронике // Сб. материалов научно-практической конференции «Информационно- коммуникационные технологии в подготовке учителя технологии и учителя физики». В 3-х ч. Ч.2. - Коломна: КГПИ, 2008. С. 62-64 (0,18 п.л.).

Официн С.И., Орлов С.Н. Методика постановки демонстраций по объяснению эволюции дискретных электронных компонентов электрической цепи и конструкций на их основе // Сб. материалов научно-практической конференции «Информационно-коммуникационные технологии в подготовке учителя технологии и учителя физики». В 3-х ч. Ч.2. - Коломна: КГПИ, 2008. С. 64-66 (0,18 п.л., авторских 50%).

Официн С.И. Формирование предметных компетенций у учащихся профильной школы в процессе воспитания и развития через дополнительное образование и проектную форму обучения физике // Материалы Международной научно-практической конференции «Пути повышения качества воспитательной работы в образовательных учреждениях». - Рязань: РГУ, 2009. С. 299-300 (0,10 п.л.).

Официн С.И. Формирование предметных и профессиональных компетенций у старшеклассников и студентов в процессе лабораторного физического эксперимента // Программа и материалы четырнадцатой Всероссийской научно-практической конференции «Учебный физический эксперимент. Актуальные проблемы. Современные решения». - Глазов: ГГПИ, 2009. С. 23-24 (0,04 п.л.).

Официн С.И. Методика изучения теории электрической проводимости полупроводников на основе зонных представлений по микро- и наноэлектронике школьного профильного курса физики // Аспирантский Вестник Рязанского государственного университета имени С.А. Есенина. 2009. №12. С. 64-68 (0,31 п.л.).

Размещено на Allbest.ru

...