STEM підхід у навчанні фізики майбутніх інженерів: вивчення явища електромагнітної індукції

Abstract

Постановка проблеми. Актуальність впровадження STEM підходу у вивченні курсу загальної фізики визначається необхідністю формування компетенцій проведення практико орієнтованих досліджень вже з молодших курсів: науковий та інженерний методи пізнання дійсності формують у майбутніх інженерів наукову і техніко-технологічну картини світу. Аналіз попередніх досліджень. Явище електромагнітної індукції– комплексна і складна тема з курсу загальної фізики; яка водночас має широке практичне застосування. Сучасний натурний фізичний експеримент є універсальним засобом для набуття майбутніми фахівцями відповідних дослідницьких компетенцій; комп’ютерно орієнтована система фізичного експерименту ефективно формує загальнонаукові і професійні навички майбутніх інженерів. Метою роботи було дослідження дидактичних особливостей використання наукового та інженерного (STEM) методів дослідження у вивченні майбутніми інженерами явища електромагнітної індукції у курсі загальної фізики. Методи: застосовано теоретичні і емпіричні методи наукового дослідження: методи аналізу і моделювання; педагогічний експеримент; обсерваційні і праксиметричні методи для визначення дієвості; ефективності і практичної придатності методичної системи. Результати і дискусія. Вивчення явища електромагнітної індукції з використанням компютерно орієнтованої системи фізичного експерименту демонструє етапи наукового методу дослідження; який починається з формулювання проблеми; побудови теоретичних моделей; продовжується висуненням гіпотези з подальшою експериментальною перевіркою; опрацюванням експериментальних даних; їх інтерпретацією; пошуком додаткової інформації; коригуванням експерименту; висуненням нових гіпотез і їх подальшою перевіркою STEM підхід у дослідженні ЕМІ було реалізовано відповідно до інженерного методу дослідження здійснювалось через етапи проектування; до яких входять: мозковий штурм; висування способів реалізації установки; підбір матеріалів; створення дослідного зразка та його багаторазове випробування. Висновки.Застосування різних підходів; орієнтованих як на наукове дослідження у рамках компютерно орієнтованої системи фізичного експерименту; так і на інженерний метод з використанням STEM навчання виявили практичну придатність; дієвість та ефективність: реалізація поставленої мети потребувала залучення і розвитку різного рівня компетенцій від алгоритмізованих дій до творчого підходу у випадку самостійного створення експериментальної установки. Виявлено; що за своїм змістом і метою STEM є інженерним методом у навчально-науковому дослідженні. Розробки і подальшого розвитку потребують організаційно-педагогічні умови реалізації методичної системи навчання фізики майбутніх інженерів з використанням STEM.