Исследуя проблему обучения физике студентов вузов с учетом когнитивных стилей, мы пришли к выводу о необходимости создания учебного пособия, обеспечивающего оптимальное представление содержания курса физики для студентов с различными преобладающими стилями кодирования учебной информации.

При разработке пособия мы ставили задачи обеспечить:

представление информации в оптимальной для восприятия форме;

возможность перевода учебной информации студентами в различные формы представления;

представление содержание курса физики в виде кратких высказываний обладающих высокой информационной плотностью, информативностью и доступностью текста;

системность представляемой физической информации.

Для реализации выдвинутых выше задач нами разработано учебное пособие, состоящее из трех основных частей:

1) связеобразующие элементы содержания курса физики и математики;

2) содержание курса физики представленное в виде взаимосвязанных элементов содержания, каждый их которых представлен в вербальной, знаковой и графической форме представления;

3) структурные схемы, обеспечивающие ситематизацию выделенных элементов содержания по разделам курса физики.

Рассмотрим подробнее логику построения каждой части.

К связеобразующим элементам мы относим те которые обеспечивают полноценное восприятие физической информации. Выделение связеобразующих элементов содержания курса физики и математики обусловлено рядом факторов, в частности низким уровнем подготовки студентов в области математики, а также затрудениями студентов при зучении математки. Так, например, М.Л. Груздева [1] указывает, что "Изучение темы "Дифференциальные уравнения" затруднительно без опоры на такие разделы курса физики, как "Механика", "Колебания и волны". И наоборот, знание раздела высшей математики "Производная. Ее физический и геометрический смысл" необходимо при изучении раздела "Механика" курса физики. Связь элементов содержания, изучаемых в различных теоретических дисциплинах, важна для раскрытия принципов, в которых эти явления находят объяснения. Поэтому необходим анализ близких элементов содержания из разных учебных предметов, чтобы избежать простого дублирования и показать связь понятий".

Необходимость выделения связеобразующих элементов курса математики обусловлено спецификой математического и физического знания. В.Б. Губин отмечал, что "…вся математика существует идеально в потенции. Ее образует множество всех возможных формально допустимых дедуктивных схем. Математика просто строит дедуктивные системы без требования какого-либо соответствия их чему-либо помимо выполнения некоторых формальных правил, физика строит (выбирает) дедуктивные системы, которые обязаны соответствовать чему-то внешнему и притом бесконечно сложному" [2].

Помочь студентам увидеть прикладное значение математики и обеспечить решение физических задач математическими методами призвана первая часть пособия. К связеобразующим элементам содержания курса математики мы отнесли следующие:

1) некоторые сведения о векторах:

- понятие о скалярных и векторных величинах;

- определение вектора;

- сложение и вычитание векторов;

- умножение вектора на скаляр;

- проекция вектора;

- выражение вектора через его проекции на координатной оси;

- радиус вектор;

- скалярное произведение векторов;

- векторное произведение.

2) физический смысл дифференциального и интегрального исчисления:

- функция и способы ее задания;

- источники дифференциального и интегрального исчисления;

- первая производная; ее физический и графический смысл;

- вторая призводная; ее физический смысл;

- производная по направлению;

- интеграл; его физический и графический смысл.

3) некоторые функции:

- прямая пропорциональность;

- обратная пропорциональность;

- квадратичная функция;

- показательная и логарифмическая функция;

- тригонометрические функции.

4) тригонометрия.

- решение прямоугольных и косоугольных треугольников.

Приведенные элементы математического содержания сопровождаются физическими примерами и ссылками на их применение в курсе физики.

Содержание курса физики приводится в виде взаимосвязанных элементов, каждый из которых представлен в вербальной, знаковой и графической форме, обладающих высокой информационной плотностью, информативностью и доступностью текста (пример приведен на рис.1).

Информационная плотность - это отношение информационной емкости к информационному объему. Информационная емкость текста измеряется подсчетом слов и словосочетаний, несущих в тексте основную смысловую нагрузку - дескрипторов. Наиболее плотен тот текст, в котором содержится наибольшее число дескрипторов на единицу объема.

Информативность - это количество информации, содержащейся в документе, новой для данного потребителя. Ее удельный вес определяется отношением новой информации, содержащейся в документе, ко всей информации, имеющейся в нем.

Доступность текста - обеспечивается отсутствием или малым количеством избыточной информации, разумным отношением новой и уже известной информации, правильным выбором структуры документа, логичностью, последовательностью изложения, языковой корректностью, точностью терминологии, отсутствием громоздких построений, умеренностью в употреблении сложных словосочетаний.

Так, например информационная плотность представленного на рис.1 фрагмента пособия составляет 0,154 (в качестве общего объема принято число печатных знаков). Информационная плотность параграфа "Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля" в учебнике Т.И. Трофимовой [3] составляет 0,003.

Информация, представленная в вербальной форме, насыщена физическими понятиями. Понятие - это отражение объективно существенного в вещах и явлениях, закрепленное словом. Понятия выражают себя в словах.

Понятия должны обладать рядом особенностей:

системностью - понятие должно быть всегда связано с другими понятиями данной предметной области;

понятия должны менять свою дифференциацию;

моносемантичностью - однозначностью толкования значения в пределах одной предметной области, одной научной дисциплины.

Взаимосвязь приведенных понятий обеспечивается:

строгой последовательностью их введения;

системой ссылок на приведенные выше понятия;

аналитическим обоснованием вводимого вновь понятия (приводится не конечная расчетная формула, а краткий ее вывод);

когнитивный стиль физика обучение студент

системой ссылок на структурные схемы, обеспечивающие систематизацию выделенных элементов содержания по разделам курса физики.

Рис.1 Фрагмент пособия

Третья часть пособия представляет собой структурные схемы, обеспечивающие систематизацию выделенных элементов содержания по разделам курса физики. Проблема систематизации физических понятий сложна и многогранна. Широко известно определение: физика это наука о наиболее общих свойствах и формах движения материи. В настоящее время известны два вида материи вещество и поле. При систематизации выделенных элементов содержания возникает проблема выбора оси систематизации. Так, механика - наука о простейшей форме движения материи - механическом движении, и, соответственно, осью систематизации являются различные виды механического движения. Раздел "Электромагнетизм" изучает свойства электромагнитного поля, соответственно, осью систематизации становятся свойства и проявления электромагнитного поля.

Кроме того, следует учесть, что задача физики - открыть законы, которые связывают между собой различные физические явления, происходящие в природе, задача студента изучить эти законы.

Г.Н. Степанова указывает, что аналитическое представление информации в виде формул можно классифицировать на [4]:

формулы-определения - это формулы, которые позволяют дать определение физической величины, но не выражают зависимости от величин фигурирующих в формуле и не содержат информации о тех величинах, от которых зависит определение величины;

формулы - физические законы.

Для создания целостной картины изучаемого раздела необходимо выбрать узел систематизации, к которому сходятся все линии изучаемой физической информации, так, например при изучении механики таким системообразующим узлом является закон изменения и сохранения механической энергии, при изучении электромагнетизма - система уравнений Максвелла и т.д.

Таким образом, при формировании структурных схем необходимо:

- выделить ось систематизации,

- установить связи между выделенными элементами содержания,

- показать роль физических законов, устанавливающих взаимосвязи между физическими понятиями,

- выделить элемент содержания, выполняющий роль системообразующего узла для изучаемого раздела курса физики.

Разработанное пособие не претендует на роль учебника, а является справочным пособием, обеспечивающим систематичное, сжатое представление физической информации в различных формах. Использование пособия полезно при организации самостоятельной работы студентов, при подготовке к экзаменам, при необходимости повторения изученного материала, на заключительных этапах изучения разделов курса физики для систематизации полученных знаний, а также студентам, испытывающим затруднения в применении математического аппарата при изучении курса физики.

Литература