Создание и применение электронной ловушки ионизированных частиц как дидактического средства для учебных занятий по физике и технологии
|
Введение 3
Глава 1. Вопросы повышения эффективности образовательных процессов с использованием дидактического технического обеспечения
1.1 Необходимость развития дидактического оснащения образовательных
процессов для подготовки молодого кадрового потенциала инновационнотехнологического развития 7
1.2 Дидактические аспекты организации образовательных практик в предметной
области «Технология» 10
1.3 Основные дидактические средства поддержки и обеспечения современной
образовательной деятельности 12
1.4 Педагогическое значение применения демонстрационных дидактических
технических средств в предметной области «Технология» 18
Глава 2. Техническое проектирование и создание электростатической ловушки ионизированных частиц
2.1 Общие физико-технические принципы создания и модельно -конструкционные
разработки ловушек ионизированных частиц 25
2.2 Конструкционный выбор технического устройства для демонстрации и
наблюдения «термоядерных» процессов на учебных занятиях 30
2.3 Технологическое описание процесса создания «электронной ловушки
ионизированных частиц» 33
Глава 3. Применение электронной ловушки ионизированных частиц как дидактического технического средства на учебных занятиях
3.1 Разработка и проведение педагогического эксперимента по использованию электронной ловушки как дидактического технического средства на уроках
технологии 39
3.2 Аналитика результатов педагогического исследования 42
Заключение 46
Список литературы 48
Глава 1. Вопросы повышения эффективности образовательных процессов с использованием дидактического технического обеспечения
1.1 Необходимость развития дидактического оснащения образовательных
процессов для подготовки молодого кадрового потенциала инновационнотехнологического развития 7
1.2 Дидактические аспекты организации образовательных практик в предметной
области «Технология» 10
1.3 Основные дидактические средства поддержки и обеспечения современной
образовательной деятельности 12
1.4 Педагогическое значение применения демонстрационных дидактических
технических средств в предметной области «Технология» 18
Глава 2. Техническое проектирование и создание электростатической ловушки ионизированных частиц
2.1 Общие физико-технические принципы создания и модельно -конструкционные
разработки ловушек ионизированных частиц 25
2.2 Конструкционный выбор технического устройства для демонстрации и
наблюдения «термоядерных» процессов на учебных занятиях 30
2.3 Технологическое описание процесса создания «электронной ловушки
ионизированных частиц» 33
Глава 3. Применение электронной ловушки ионизированных частиц как дидактического технического средства на учебных занятиях
3.1 Разработка и проведение педагогического эксперимента по использованию электронной ловушки как дидактического технического средства на уроках
технологии 39
3.2 Аналитика результатов педагогического исследования 42
Заключение 46
Список литературы 48
Современные требования к содержанию и организации образовательных процессов в общеобразовательной школе во многом связаны с инновационно - технологическими ориентациями общественного развития. Эти ориентации обуславливают необходимость подготовки сегодняшних школьников к овладению разными научно -техническими знаниями и технологическими инструментами, что, в свою очередь, актуализирует задачи включения в дидактический комплекс современного общего и дополнительного образования школьников различных технических устройств и функциональных технологических систем. В последние годы технико -технологическое оснащение дидактического комплекса среднестатистической российской школы заметно продвинулось вперед, особенно в том, что касается компьютерно - мультимедийных средств поддержки образовательных процессов, так как эти ресурсные компоненты в значительной мере относятся к метапредметным, надпредметным, универсальным составляющим образовательной деятельности и поэтому востребованы по разным предметным линиям общего образования. Однако во всех предметных линиях современной школы существуют и свои особые дидактические потребности, обеспечение которых связано с необходимостью наличия в школьном арсенале каких-то специфических ресурсно-технологических объектов - технических устройств, приборов и т.п. Одними и наиболее объемных по таким особым ресурсно -технологическим потребностям в структуре общего образования оказываются естественнонаучные и технологические предметные области. Разнообразный технико -технологический инструментарий является важной составляющей обеспечения качества современных образовательных практик в этих предметных областях - там сегодня должны быть особые демонстрационные, измерительные, лабораторно - практические и другие устройства и приборы. Качественное образование, в передовом современном педагогическом представлении, должно способствовать не только получению школьниками научных знаний и приобретению практических умений и навыков, но и должно пробуждать и стимулировать интерес школьников к этим научно -предметным сферам. К сожалению, очень многие рядовые российские школы, не имеющие, как правило, каких-то финансовых излишков, не могут позволить себе приобретать специфическое техническое оборудование, например, для кабинетов физики или технологии. Однако, несмотря на эту типичную социальную реальность, встречаются сегодня в таких школах инициативные, неравнодушные учителя, которые при отсутствии у образовательной организации финансов на покупку определенных дидактических технических средств для организации образовательного процесса, начинают сами разрабатывать и создавать самодельные технические устройства для проведения различных научно -технических опытов и демонстраций. Для современной системы общего образования наличие в педагогическом корпусе таких инициативных и самостоятельных преподавателей является позитивным фактором, так как это, во-первых, повышает результативность педагогической работы учителя, а во-вторых, становится примером для других учителей, которых такая инициатива какого-то педагога может подвигнуть к собственной подобной педагогической инициативности. Система общего образования - школа - не может обязать своих учителей заниматься дидактическим техническим творчеством, но в сегодняшней социально-экономической реальности, она должна быть в таких учительских инициативах заинтересована и в целом должна их поддерживать. Рассмотрение практической возможности самостоятельного создания современными школьными учителями технических устройств для демонстрации физико-технических процессов и использования таких устройств в качестве дидактического инструментария в реальной практике работы общеобразовательной школы лежит в основе научно-педагогической проблематики настоящего исследования.
Объект исследования: теория и практика организации образовательных процессов в современной общеобразовательной школе и в дополнительном образовании.
Предмет исследования: вопросы создания и применения дидактических технических средств в организации современных образовательных практик.
Цель исследования: практическая проверка возможности
самостоятельного создания школьным учителем технического устройства для лабораторной демонстрации термоядерных процессов и его дидактического использования на школьных занятиях по технологии и физике для повышения качества образования учащихся.
Задачи:
1. Анализ научно -педагогических источников для изучения теоретических аспектов разработки и применения в современных образовательных процессах дидактических технических средств.
2. Анализ научно -технической литературы для изучения существующих модельных вариантов технических устройств для лабораторной демонстрации термоядерных процессов.
3. Проектирование на основе существующих модельных вариантов, изготовление и техническая апробация собственной версии технического устройства для лабораторной демонстрации термоядерных процессов.
4. Организация и проведение сравнительного педагогического эксперимента по использованию самостоятельно созданного технического устройства в качестве дидактического технического средства для школьных занятий по технологии.
5. Аналитическая оценка исследовательских данных и педагогическая интерпретация результатов исследования.
Методология и методы исследования
Теоретико-методологическими основами исследования служат научные взгляды и теоретические положения российских и зарубежных специалистов по вопросам технологизации современных учебных процессов и использования технических устройств в качестве дидактических средств в организации школьных образовательных практик.
Основными методами исследования являются: теоретический анализ педагогических источников; анализ научно -технической литературы;
педагогические наблюдения; анкетирование; тестирование; сравнительный педагогический эксперимент; математическая обработка статистических данных.
Практическая значимость исследования определяется созданием действующего образца технического устройства для лабораторной демонстрации термоядерных процессов и презентацией возможности его практического использования в качестве дидактического средства в учебном процессе общеобразовательной школы на занятиях по технологии. Дополнительным аспектом практической значимости работы являются материалы двух технологических карт, созданных для описания содержания и последовательности технологических этапов и технических компонентов, необходимых для выполнения полного цикла создания дидактического технического изделия - фузора Фарнсворта - Хирша.
Объект исследования: теория и практика организации образовательных процессов в современной общеобразовательной школе и в дополнительном образовании.
Предмет исследования: вопросы создания и применения дидактических технических средств в организации современных образовательных практик.
Цель исследования: практическая проверка возможности
самостоятельного создания школьным учителем технического устройства для лабораторной демонстрации термоядерных процессов и его дидактического использования на школьных занятиях по технологии и физике для повышения качества образования учащихся.
Задачи:
1. Анализ научно -педагогических источников для изучения теоретических аспектов разработки и применения в современных образовательных процессах дидактических технических средств.
2. Анализ научно -технической литературы для изучения существующих модельных вариантов технических устройств для лабораторной демонстрации термоядерных процессов.
3. Проектирование на основе существующих модельных вариантов, изготовление и техническая апробация собственной версии технического устройства для лабораторной демонстрации термоядерных процессов.
4. Организация и проведение сравнительного педагогического эксперимента по использованию самостоятельно созданного технического устройства в качестве дидактического технического средства для школьных занятий по технологии.
5. Аналитическая оценка исследовательских данных и педагогическая интерпретация результатов исследования.
Методология и методы исследования
Теоретико-методологическими основами исследования служат научные взгляды и теоретические положения российских и зарубежных специалистов по вопросам технологизации современных учебных процессов и использования технических устройств в качестве дидактических средств в организации школьных образовательных практик.
Основными методами исследования являются: теоретический анализ педагогических источников; анализ научно -технической литературы;
педагогические наблюдения; анкетирование; тестирование; сравнительный педагогический эксперимент; математическая обработка статистических данных.
Практическая значимость исследования определяется созданием действующего образца технического устройства для лабораторной демонстрации термоядерных процессов и презентацией возможности его практического использования в качестве дидактического средства в учебном процессе общеобразовательной школы на занятиях по технологии. Дополнительным аспектом практической значимости работы являются материалы двух технологических карт, созданных для описания содержания и последовательности технологических этапов и технических компонентов, необходимых для выполнения полного цикла создания дидактического технического изделия - фузора Фарнсворта - Хирша.
В ходе проведенного в теоретической части исследования анализа научно - педагогических источников научно обоснована и актуализирована в практико - деятельностном образовательном контексте высокая значимость применения современных дидактических технических средств для решения образовательных задач подготовки современных школьников к будущему их участию в инновационно-технологическом развитии страны.
На основании комплексного анализа состояния дел с оснащением среднестатистической российской школы современными дидактическими техническими средствами, выполненном по материалам научных публикаций и на основе рефлексии собственного педагогического опыта автора исследования, отмечена характерная для многих из таких образовательных организаций проблема дефицита специфических дидактических технических средств, особенно в естественнонаучных и технологических предметных областях. Это в исследовании показано как негативный фактор, осложняющий возможности получения учащимися качественного современного образования и снижающий педагогические перспективы заинтересовывания школьников науками.
В качестве возможного практического ответа на дефицит определенных дидактических технических средств высвечена возможность самостоятельного проектирования и создания действующими педагогическими специалистами собственных образцов дидактических технических средств. Эта возможность представлена как полностью завязанная на личную инициативу преподавателя, так как в современной системе общего образования таких обязательных требований по отношению к школьному учителю не существует.
Для подтверждения реальности разработки и создания школьным учителем достаточно наукоемкого (для школьного уровня) и технологически многоаспектного дидактического технического изделия была спроектирована собственная конструкционная версия технического устройства для лабораторной демонстрации термоядерных эффектов, на модельной основе технической конструкции фузора Фарнсворта-Хирша.
Были самостоятельно организованы и проведены все этапы создания технического устройства (фузора Фарнсворта-Хирша), объяснены и описаны основные ресурсно-технические составляющие и операционально - технологические аспекты изготовления изделия (созданы технологические карты). Была проведена техническая настройка и апробация рабочих режимов созданной установки. Подтверждена ее техническая работоспособность и целевая функциональность.
Спроектирован и проведен трехэтапный педагогический эксперимент по сопоставительному оцениванию влияния использования дидактического технического средства на качество образовательных результатов обучающихся на образовательных занятиях по технологии при изучении темы термоядерной энергетики. Полученные по итогу педагогического эксперимента статистические данные нами интерпретируются как подтверждающие более высокую эффективность организации образовательных процессов школьников с использованием дидактических технических демонстрационных средств в сравнении с тем, когда такие дидактические средства не используются.
Таким образом в целом при осуществлении в процессе работы всех научно - исследовательских, разработческих и аналитических, инженерно -технических и педагогических действий были в достаточно полной мере решены все изначально поставленные задачи исследования и, таким образом, можно считать, что достигнуты все основные аспекты его цели.
Прецедентным личностным примером научно-исследовательской, инженерной и педагогической деятельности автора исследования практически подтверждена возможность самостоятельного создания технического устройства для лабораторной наглядной демонстрации термоядерных процессов и доказана возможность его эффективного педагогического использования в качестве дидактического инструмента на школьных занятиях по технологии.
На основании комплексного анализа состояния дел с оснащением среднестатистической российской школы современными дидактическими техническими средствами, выполненном по материалам научных публикаций и на основе рефлексии собственного педагогического опыта автора исследования, отмечена характерная для многих из таких образовательных организаций проблема дефицита специфических дидактических технических средств, особенно в естественнонаучных и технологических предметных областях. Это в исследовании показано как негативный фактор, осложняющий возможности получения учащимися качественного современного образования и снижающий педагогические перспективы заинтересовывания школьников науками.
В качестве возможного практического ответа на дефицит определенных дидактических технических средств высвечена возможность самостоятельного проектирования и создания действующими педагогическими специалистами собственных образцов дидактических технических средств. Эта возможность представлена как полностью завязанная на личную инициативу преподавателя, так как в современной системе общего образования таких обязательных требований по отношению к школьному учителю не существует.
Для подтверждения реальности разработки и создания школьным учителем достаточно наукоемкого (для школьного уровня) и технологически многоаспектного дидактического технического изделия была спроектирована собственная конструкционная версия технического устройства для лабораторной демонстрации термоядерных эффектов, на модельной основе технической конструкции фузора Фарнсворта-Хирша.
Были самостоятельно организованы и проведены все этапы создания технического устройства (фузора Фарнсворта-Хирша), объяснены и описаны основные ресурсно-технические составляющие и операционально - технологические аспекты изготовления изделия (созданы технологические карты). Была проведена техническая настройка и апробация рабочих режимов созданной установки. Подтверждена ее техническая работоспособность и целевая функциональность.
Спроектирован и проведен трехэтапный педагогический эксперимент по сопоставительному оцениванию влияния использования дидактического технического средства на качество образовательных результатов обучающихся на образовательных занятиях по технологии при изучении темы термоядерной энергетики. Полученные по итогу педагогического эксперимента статистические данные нами интерпретируются как подтверждающие более высокую эффективность организации образовательных процессов школьников с использованием дидактических технических демонстрационных средств в сравнении с тем, когда такие дидактические средства не используются.
Таким образом в целом при осуществлении в процессе работы всех научно - исследовательских, разработческих и аналитических, инженерно -технических и педагогических действий были в достаточно полной мере решены все изначально поставленные задачи исследования и, таким образом, можно считать, что достигнуты все основные аспекты его цели.
Прецедентным личностным примером научно-исследовательской, инженерной и педагогической деятельности автора исследования практически подтверждена возможность самостоятельного создания технического устройства для лабораторной наглядной демонстрации термоядерных процессов и доказана возможность его эффективного педагогического использования в качестве дидактического инструмента на школьных занятиях по технологии.
