Многие профессиональные компетенции (ПК) будущего врача связаны с такими методами научного познания, как наблюдение и эксперимент. Например, выпускник способен и готов использовать на практике естественнонаучные методы в различных видах профессиональной и социальной деятельности [8] и др. Особенностью степени развития экспериментальных умений является необходимость доведения их до уровня обобщенных, когда умения приобретают свойство переноса [4, 5, 7]. Этот процесс можно осуществить на первом курсе при изучении студентами физики, тогда эти умения можно применять как при изучении других дисциплин, так и в профессиональной деятельности.
Цель исследования: выявить возможности физического эксперимента в формировании ПК будущего врача через развитие экспериментальных умений, разработать и внедрить методику формирования обобщенных экспериментальных умений студентов медицинского вуза.
Материал и методы исследования
Анализ научной литературы, тестирование, методы статистической обработки данных в рамках опытно-экспериментальной работы (ОЭР).
Результаты исследования и их обсуждение
Под компетенциями мы понимаем «совокупность взаимосвязанных качеств личности (знаний, умений, навыков, способов деятельности), задаваемых по отношению к определенному кругу предметов и процессов, необходимых чтобы качественно продуктивно действовать по отношению к ним» [9, c. 60].
Идеи о том, что формировать профессиональные умения необходимо и на непрофессиональных дисциплинах выдвигает А.А. Вербицкий и вводит понятие «контекстное обучение», т.е. «такое обучение, в котором с помощью всей системы дидактических форм, методов и средств моделируется предметное и социальное содержание будущей профессиональной деятельности специалиста, а усвоение им абстрактных знаний как знаковых систем наложено на канву этой деятельности» [1, с. 32].
Е.В. Шевченко, А.В. Коржуев, и применительно к медицинскому вузу указывают на «наличие в процессуальном блоке предмета «Физика» возможности формирования у студентов умений-аналогов, необходимых в дальнейшей профессиональной деятельности» [2, с. 16]. Вводя понятия «умения-аналоги», авторы опираются на схему, описывающую этапы деятельности врача: наблюдение, диагноз, лечебные мероприятия, оценка результатов. Умения-аналоги можно соотнести с ПК, например: способен и готов выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности врача, использовать для их решения соответствующий физико-химический и математический аппарат; способен и готов анализировать результаты собственной деятельности для предотвращения врачебных ошибок [8] и др. Можно заключить, что умения-аналоги по своей сути являются ПК.
Из табл. 1 видно, что формировать выделенные авторами и дополненные нами умения-аналоги можно в процессе постановки учебного физического эксперимента.
Таблица 1
Возможности формирования умений-аналогов профессиональной деятельности врача в процессе постановки эксперимента по физике
|
Умения-аналоги, которые необходимо формировать в процессе изучения физики в медицинском вузе |
Возможности их формирования при постановке эксперимента на занятиях по физике |
|
анализ роли условий и факторов, влияющих на тот или иной характер протекания исследования физического явления или процесса [2] |
при выявлении условий протекания эксперимента |
|
выявление среди всего перечня условий и факторов наиболее значимых, а также тех, которыми можно с той или иной степенью точности пренебречь [2] |
при выявлении условий протекания эксперимента и отборе необходимых приборов и материалов |
|
мысленное моделирование: выбор модельного аналога для данного реального объекта или явления, мысленный эксперимент и выделение различных следствий, их соотнесение с результатами реального эксперимента, определение различных альтернатив и т.д. [2] |
во время постановки цели, выдвижения гипотезы, анализа полученных результатов |
|
интерпретация результатов эксперимента или исследования, сравнение и обобщение [2] |
в процессе формулировки выводов |
|
выдвижение гипотезы исследования |
во время выдвижения гипотезы |
|
выбор методов и средств, необходимых для достижения цели |
во время выдвижения гипотезы, при отборе приборов и материалов |
|
проектирование предстоящей деятельности |
во время постановки цели, гипотезы, выявления условий протекания эксперимента, его планирования |
|
выявление возможных ошибок и причин их возникновения (рефлексия) |
в процессе расчета погрешности измерений, формулировки выводов |
Физический эксперимент – один из видов деятельности. Деятельность – это целенаправленная активность личности, процесс, состоящий из действий и операций, структуру которого можно описать следующим образом: мотивация, целеполагание, планирование, выполнение, рефлексия и коррекция, приводящие к результатам [3]. Учебная деятельность по проведению физического эксперимента должна содержать все эти этапы.
Единицей деятельности является действие. Н.Ф. Талызина выделила восемь типов ориентировочной основы действия (ООД), характеристиками которого выступили обобщенность, полнота и способ получения. С.А. Суровикина разделила III тип ООД, предложенный Н.Ф. Талызиной, на два (III и IV). По III типу ООД ход предстоящей деятельности не дается в готовом виде, а разрабатывается обучающимися самостоятельно под руководством преподавателя на основе определенного метода. На первое место выступает планомерное обучение такому анализу новых заданий, который позволяет выделить опорные точки и условия правильного выполнения заданий. При реализации IV типа ООД обучающийся сам открывает общий метод построения ориентировочной основы после достаточно продолжительного обучения по III типу ООД [4]. А.А. Бобров и А.В. Усова разработали план по выполнению физического эксперимента и показали, что сформировать обобщенные умения возможно, используя III тип ООД [7]. В табл. 2 показано соответствие этапов этого плана с этапами профессиональной деятельности врача на примере умения диагностировать больных, определенного во ФГОС ВПО для специальности 060101 – лечебное дело [8].
Таблица 2
Соотнесение деятельности по выполнению эксперимента на основе III типа ООД и деятельности при диагностировании больных
|
Деятельность по выполнению эксперимента [4] |
Деятельность при диагностировании болезней пациента |
|
Формулировка цели опыта |
Формулирование цели осмотра |
|
Выдвижение гипотезы |
Выдвижение предположений (постановка нескольких диагнозов, исходя из набора первоначальных симптомов) |
|
Выявление условий, необходимых для постановки опыта |
Уточнение имеющихся условий осмотра |
|
Планирование эксперимента: – какие наблюдения надо провести; – какие величины измерить; – какие приборы и материалы необходимы для опыта; – в какой последовательности будут выполняться необходимые действия; – в какой форме целесообразнее производить запись результатов измерений и наблюдений |
Планирование осмотра: – какие наблюдения надо провести; – измерения каких физиологических характеристик необходимо провести; – какие приборы и оборудование необходимы для наблюдений и исследований и есть ли они в данном лечебно-профилактическом учреждении; – в какой последовательности будут выполняться действия |
|
Отбор необходимых приборов и материалов |
Отбор необходимых материалов для первичного осмотра |
|
Сборка экспериментальной установки и создание необходимых условий для выполнения опытов |
Создание условий для первичного осмотра (свет, положение пациента и пр.) |
|
Проведение наблюдений |
Проведение наблюдений |
|
Выполнение измерений |
Измерение физиологических характеристик |
|
Фиксирование результатов измерений и наблюдений |
Запись результатов осмотра в карточку пациента |
|
Математическая обработка результатов |
– |
|
Анализ результатов и формулировка выводов |
Постановка диагноза (предположительного диагноза), назначение дополнительных исследований |
Из табл. 2 видно, что учебная деятельность по выполнению эксперимента по своей структуре похожа на профессиональную деятельность, т.е. реализуется контекстное обучение.
План деятельности по выполнению эксперимента, основанный на III типе ООД, был положен в основу разработанной и апробированной нами методики формирования обобщенных экспериментальных умений студентов медицинского вуза. Суть методики заключается в том, что студенты при выполнении лабораторных работ не используют пошаговую инструкцию, а в процессе беседы проектируют физический эксперимент под руководством преподавателя по плану, представленному в табл. 2.
Для примера рассмотрим лабораторную работу «Определение вязкости жидкости методом Стокса». Примерные вопросы для вводной беседы: для чего в медицине необходимо определять вязкость? Какую жидкость можно взять для определения вязкости? Какой метод исследования надо положить в основу этой работы? В чем заключается метод Стокса? По какой формуле можно вычислить вязкость жидкости? Какие величины надо измерить, а какие являются табличными? Какие приборы понадобятся? Тело какой формы мы будем бросать в жидкость? Каков должен быть его диаметр по сравнению с диаметром сосуда? И т.д.
Спроектированная студентами лабораторная работа выглядит следующим образом:
Цель: экспериментально определить вязкость глицерина.
Гипотеза: если в колбу с глицерином бросить шарик и измерить его скорость, то можно рассчитать вязкость глицерина, т.к. он является ньютоновской жидкостью.
Структурно-логическая схема к лабораторной работе «Определение вязкости жидкости методом Стокса»
Условия, которые необходимо соблюдать: жидкость должна быть прозрачной, ньютоновской, большой объем жидкости, диаметр шарика значительно меньше диаметра колбы, плотность шарика больше плотности жидкости, бросать шарик в центр колбы.
Наблюдения: падение шарика.
Измерения: путь S, время t, диаметр шарика d (рисунок).
Приборы и принадлежности: колба с глицерином, шарик, линейка, секундомер, микрометр.
Ход опытов:
1) измерить диаметр шарика;
2) бросить шарик в колбу с глицерином, засечь время и измерить пройденный путь;
3) рассчитать вязкость глицерина и погрешность;
4) сравнить полученные данные с табличными.
Выбор формы записи результатов: таблица.
Для оценки эффективности разработанной нами методики мы использовали следующие критерии: уровень мотивации к изучению физики, влияющий на качество формируемых ПК; уровень экспериментальных умений; уровень и стадию развития естественнонаучного мышления (ЕНМ) студентов, которое лежит в основе профессионального (клинического) мышления будущего врача [5].
Таблица 3
Результаты опытно-экспериментальной работы (ОЭР)
|
Критерий |
Уровень |
Кол-во студентов до ОЭР |
Кол-во студентов после ОЭР |
Критерий Пирсона |
|
|
χ2крит |
χ2эмп |
||||
|
Уровень мотивации |
Первый |
6 |
3 |
7,815 |
18,47 |
|
Второй |
47 |
33 |
|||
|
Третий |
25 |
30 |
|||
|
Четвертый |
13 |
25 |
|||
|
Уровень экспериментальных умений |
Низший |
57 |
20 |
7,815 |
76,52 |
|
Средний |
18 |
31 |
|||
|
Достаточный |
11 |
25 |
|||
|
Высокий |
5 |
15 |
|||
|
Стадия развития естественно-научного мышления |
Эмпирически-бытовая |
0 |
0 |
5,991 |
20,50 |
|
Эмпирически-научная |
62 |
41 |
|||
|
Дифференциально-синтетическая |
10 |
15 |
|||
|
Синтетическая |
19 |
35 |
|||
Из табл. 3 видно, что при внедрении разработанной нами методики уровень мотивации, экспериментальных умений и ЕНМ повысился. С помощью расчета критерия Пирсона мы выяснили, что эти изменения не случайны и произошли в результате внедрения методики. Рассмотрим эти изменения более подробно.
Уровень мотивации определялся методом шкалирования, где первый уровень рассматривался как отсутствие мотивации, второй как внешняя мотивация, третий – как внутренняя мотивация (стали интересны причинно-следственные связи, зависимости и т.д.), четвертый – как внутренняя мотивация (интерес к творческому выражению полученных знаний, занятия НИРС). При использовании традиционной методики большинство студентов обладало вторым уровнем мотивации. В результате внедрения методики большинство студентов стали обладать третьим уровнем мотивации к изучению физики. Буквально через 3–4 занятия, после начала ОЭР, студенты стали задавать другие, более глубокие вопросы. Это наблюдение коррелирует с результатами критериально-ориентированного теста ЕНМ: к концу ОЭР большинство студентов перешло с эмпирического уровня ЕНМ (эмпирически-бытовая и эмпирически-научная стадии), который соответствует конкретному типу мышления на теоретический (дифференциально-ситнетическая и синтетическая стадии), соответствующие абстрактному типу мышления.
Уровень экспериментальных умений определялся с помощью пооперационного анализа, где низший уровень характеризуется выполнением не всех действий и операций. Средний – самостоятельным выполнением всех действий и операций, но неверной последовательностью их выполнения. Достаточный уровень – верной последовательностью выполнения всех действий и операций, сущность которых не осмыслена. Высокий уровень –выполнением всех действий в правильной последовательности, сущность которых осмыслена. Только в последнем случае умения будут являться обобщенными.
В конце ОЭР мы предложили студентам выполнить задание на проектирование эксперимента по физиологии, с которым они успешно справились (т.е. сформированные на занятиях по физике экспериментальные умения обладают свойством переноса и являются обобщенными). Можно заключить, что разработанная нами методика эффективна.
Заключение
Если учебный эксперимент проводить на основе III типа ООД (использовать разработанную нами методику), то будет реализован контекстный подход в обучении, т.к. деятельность по выполнению эксперимента будет иметь общую структуру с профессиональной деятельностью. Также в результате внедрения методики у студентов формируются обобщенные экспериментальные умения и умения-аналоги (ПК), необходимые в дальнейшей профессиональной деятельности. ЕНМ, лежащее в основе профессионального (клинического) мышления, развивается до теоретического уровня.
Рецензенты:
Шефер О.Р., д.п.н., профессор кафедры теории и методики обучения физике, ФГОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет», г. Челябинск;
Яворук О.А., д.п.н., доцент, профессор кафедры физики и общетехнических дисциплин, ФГБОУ ВПО «Югорский государственный университет», г. Ханты-Мансийск.
Работа поступила в редакцию 01.04.2014.