Формування інформаційно-математичної компетентності здобувачів вищої освіти в загальному курсі фізики

Автор(и):

DOI: https://doi.org/10.30929/2307-9770.2022.10.01.03

Мова статті: UKR

Завантажити статтю

Анотація

У статті розглянуто процес формування інформаційно-математичної компетентності здобувачів вищої освіти інженерних спеціальностей у загальному курсі фізики із застосуванням пакета візуального програмування Simscape. У ході дослідження проведено теоретичний аналіз наукової літератури; систематизовано та узагальнено наукові дані для дослідження сутності й структури інформаційно-математичної компетентності здобувачів вищої освіти; вивчено досвід використання інноваційних форм навчання в загальному курсі фізики; впроваджено запропонований підхід в освітній процес; узагальнено й систематизовано отримані результати. Методологічною основою дослідження є розгляд процесу формування інформаційно-математичної компетентності під час вивчення фізики з використанням програмного пакету MatLab. Наведено розв’язок задачі на вивчення коливальних процесів у механічній системі зі зв’язаними коливаннями двох матеріальних точок за допомогою MatLab Simscape. Виділено компоненти процесу формування інформаційно-математичної компетентності майбутніх інженерів в загальному курсі фізики: мотиваційний, творчий, операційно-технологічний, діяльнісний. Вказані компоненти передбачають підвищення мотивації, пробудження інтересу до вивчення фізики, математики, інформатики та бажанні самореалізуватися; уміння проявляти креативність, готовність до критичного мислення та творчого осмислення використання отриманих знань, умінь та навичок; уміння розв’язувати фізичні задачі, вибір прийомів і способів розв’язування нестандартних задач, застосування математичного та інформаційного інструментаріїв під час розв’язування задач, знання інтеграційних зв’язків предметів загальнотеоретичної підготовки; розв’язування професійних задач із застосуванням математичних та інформаційних технологій. Основними завданнями під час вивчення загального курсу фізики в процесі формування інформаційно-математичної компетентності є: позитивне ставлення до вивчення фізико-математичних дисциплін та застосування отриманих знань у майбутній професійній діяльності; уміння правильно обирати інформаційні та математичні інструментарії до розв’язування прикладних задач; уміння у відповідності до поставленого завдання інтерпретувати та використовувати отриману інформацію; вміння та навички із організації самоосвіти та саморозвитку. Встановлено, що даний підхід дозволяє сформувати інформаційно-математичну компетентність здобувачів вищої освіти в загальному курсі фізики, сприяє розвитку критичного й алгоритмічного мислення та творчого осмислення використання здобувачами вищої освіти отриманих знань, умінь та навичок у процесі розв’язування фізичних задач.

Ключові слова

система комп’ютерної математики, пакет візуального програмування Simscape, коливні процеси, ступені свободи, прикладна задача

Бібліографічні посилання

  1. Гельфанова Д. Д. Формування професійно-математичної компетентності майбутніх інженерів-педагогів у процесі фахової підготовки : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. пед. наук : 13.00.04 – теорія і методика професійної освіти. Київ, 2013. 22 с.
  2. Раков С. А. Формування математичних компетентностей учителя математики на основі дослідницького підходу у навчанні з використанням інформаційних технологій : дис. … д-ра пед. наук : 13.00.02; Національний педагогічний університет імені М. П. Драгоманова. Київ, 2005. 503 с.
  3. Коршак Є., Коршак Н. Математичне моделювання під час розв’язування фізичних задач. Фізика та астрономія в школі: науково-методичний журнал. 2010. № 3. С. 10-11.
  4. Podoprygora N. Organization and realization of the experimental cycle of scientific cognition at Physics study. Last-American Journal of Physics Education. 2014. V. 8. 1. Pp. 13-21.
  5. Ісичко Л. В. Математичне моделювання як один з етапів процесу розв’язування фізичних задач. Вісник Чернігівського національного педагогічного університету. Педагогічні науки. 2013. Вип. 109. С. 176-180.
  6. Кузьменко О. С., Дембіцька С. В. Формування STEM-компетентностей студентів під час розв’язування фізичних задач з поєднанням принципу симетрії в вищих технічних навчальних закладах. Збірник наукових праць Кам’янець-Подільського національного університету імені Івана Огієнка. Серія педагогічна. 2017. Вип. 23. С. 20-22.
  7. Костюченко Н. Ю. Проектна діяльність як спосіб формування математичної компетентності майбутніх учителів фізики і математики. Педагогічний альманах. 2017. Вип. 33. С. 165-172.
  8. Муравський С. А. Формування предметної компетентності студентів у процесі вивчення фізики у вищих навчальних закладах. Фізико-математична освіта. 2016. Вип. 4. С. 95-99.
  9. Величко С. П., Ткаченко В. М. Поєднання навчального експерименту із сучасними засобами інформаційно-комунікаційних технологій на прикладі аналізу коливального руху тягарця на пружині. Фізико-математична освіта. 2018. Вип. 1. С. 158-162.
  10. Атаманчук П. С., Сосницька Н. Л. Основи впровадження інноваційних технологій навчання фізиці: навчальний посібник. Кам’янець-Подільський: Абетка-НОВА, 2007. 200 c.
  11. Sosnickaya N., Morozov M., Khalanchuk L., Onyshchenko H. Modelling the Electromagnetic Processes and Phenomena in Quantum-Sized Systems in the Course of Physical and Mathematical Support of Master’s Programs for the “Electric Power Engineering, Electrical Engineering and Electromechanics Specialty. IEEE International Conference on Modern Electrical and Energy Systems (MEES). 2019. Pp. 402-405.
  12. Заболотний В. Ф. Використання демонстраційних комп’ютерних моделей при навчанні методики вивчення хвильової оптики. Збірник наукових праць Кам’янець-Подільського національного університету імені Івана Огієнка. Серія педагогічна. 2006. Вип. 12. С. 110-113.
  13. Сальник І. В. Використання інформаційно-комунікаційних технологій у навчанні фізики студентів нефізичних спеціальностей педагогічних ВНЗ. Інформаційні технології в освіті. 2013. Вип. 15. С. 204-209.
  14. Дяденчук А. Ф., Халанчук Л. В. Застосування середовища Mathcad у загальному курсі фізики при підготовці фахівців інженерних спеціальностей. Інженерні та освітні технології. 2020. Т. 8. № 4. С. 40–50. doi: https://doi.org/10.30929/2307-9770.2020.08.04.04
  15. Дяденчук А.Ф., Халанчук Л.В. Формування професійної компетентності майбутніх інженерів при розв’язуванні прикладних задач у пакеті SCILAB. Моделювання компетентнісної професійної освіти в контексті євроінтеграції : монографія [Електронне видання] / кол. авт; за заг. ред. проф. Н.П. Волкової. Дніпро: Університет імені Альфреда Нобеля, 2021. С. 289-309.
  16. Дяденчук А. Підвищення ефективності навчання за допомогою MS Excel при розв’язуванні фізичних задач. Освіта і суспільство VI. 2021. С. 240-244.
  17. Schweizer W. Simulation physikalischer Systeme: computational physics mit MATLAB. Walter de Gruyter GmbH & Co KG, 2016. p.
  18. Capetillo G. M. Matlab and Maple animation with physics-mathematical partial differential equations. Revista Mexicana de Fisica E. 2007. V. 53 (1). Pp. 56-66.
  19. Лазарев Ю. Ф. Начала программирования в среде MatLAB : Учебное пособие. Киев : НТУУ «КПИ», 2003. 424 c.
  20. Анісімов І. О. Коливання та хвилі : навчальний посібник. Київ : Академпрес, 2003. 280 с.