The Future Pattern of Higher Education in Physics
Laporan Akhir Kelompok Kerja Pendidikan Tinggi
diciptakan bersama
Institut Fisika
Rapat tetap guru fisika
Ketua Panitia Fisika Institut Politeknik
Agustus 1990
Model masa depan pendidikan jasmani yang lebih tinggi
Ringkasan
Dalam laporan kami sebelumnya (direproduksi dalam Lampiran 1 dari laporan ini), kami merekomendasikan pengurangan yang signifikan dalam isi kursus fisika sarjana untuk memasukkan sekitar dua pertiga dari materi yang saat ini dipelajari tetapi diajarkan seperti itu. bahwa siswa memperoleh pemahaman yang lebih menyeluruh tentang subjek dan bahwa mereka memiliki lebih banyak kesempatan untuk mengembangkan keterampilan yang relevan. Sebagai pelengkap penting untuk ini, fakultas harus menawarkan kursus MSc satu tahun dalam fisika yang akan membangun kursus tiga tahun yang direvisi ini dan memberikan dasar yang kuat untuk pekerjaan profesional yang lebih maju dalam fisika. Gelar master dalam pendidikan jasmani akan sebanding dengan gelar sarjana Eropa.
Dalam laporan ini, kami mengusulkan daftar topik untuk dimasukkan dalam kursus kehormatan tiga tahun dan mendiskusikan bagaimana ceramah dan metode pengajaran lainnya dapat ditingkatkan sehingga siswa memahami subjek lebih baik daripada mereka sendiri. di sini.
Konten halaman
Presentasi 1
Masalah dan solusi yang diusulkan 2
Tujuan singkat dari kursus BA 4
Waktu yang tersedia 5
Daftar topik yang disarankan 6
Laboratorium 8
Elektronik dan IT 9
Pelatihan lainnya 9
11. peringkat
MPphy 12
kesimpulan 14
Referensi 15
Lampiran 1: Laporan pertama 16
Lampiran 2: Usulan Agenda 22
Lampiran 3: Kemungkinan Struktur Kursus Non-Tradisional 27
Model masa depan pendidikan jasmani yang lebih tinggi
"Pikiran tidak harus diisi seperti bejana, itu harus menyala seperti bahan bakar" (Plutarch, de Audienda)
pengantar
1. Ini adalah laporan kedua dan terakhir dari gugus tugas yang dibentuk pada November 1989 oleh Institut Fisika, Konferensi Tetap Guru Fisika, dan Komite Fisika Utama Institut Politeknik untuk mempelajari model derajat fisika masa depan. . Anggota kelompok kerja tercantum di halaman 21, termasuk perwakilan dari universitas, politeknik, sekolah dan industri. Kami mengadakan delapan rapat pleno dan perwakilan universitas dan politeknik mengadakan tiga kali rapat berturut-turut untuk membahas rincian program yang diusulkan pada item 19.
2. Jelas bagi kita semua, seperti orang tua kita, bahwa tugas kita mendesak. Dengan perubahan yang sangat cepat yang terjadi di sekolah saat ini, mahasiswa yang memasuki Perguruan Tinggi (PT) Fisika di masa depan akan memiliki pendidikan fisika dan matematika yang sangat berbeda dengan mahasiswa fisika generasi sebelumnya. Banyak fisikawan pendidikan tinggi disiagakan sejauh mana perubahan ini mengikuti konferensi "Fisika Di Atas 18" IOP Maret 1989 dan publikasi laporan Gugus Tugas 16-19 Fisika. TIO pada Januari 1990 (2), dan laporan kelompok kerja saat ini dapat dilihat sebagai kelanjutannya. Banyak artikel berwawasan juga diterbitkan di Dunia Fisika, termasuk editorial berpengaruh pada September 1989 (3) yang menekankan perlunya tanggapan kolektif dari orang-orang yang bekerja di HE terhadap perubahan yang akan datang.
3. Selain perubahan di sekolah, kedatangan pasar tunggal Eropa pada tahun 1992 berarti bahwa di masa depan, jauh lebih banyak daripada di masa lalu, kita perlu mempertimbangkan untuk membandingkan gelar kita sendiri dengan yang diperoleh. di Eropa dan di tempat lain. Di hampir seluruh Inggris, Wales, dan Irlandia Utara, studi sarjana berlangsung selama empat hingga lima tahun. Di masa lalu kami dapat mengklaim bahwa kursus tiga tahun kami mencapai standar yang sebanding karena didasarkan pada pembelajaran bentuk keenam, yang mengimbangi kurangnya kedalaman yang diakui. Jelas bahwa kita tidak akan dapat terus berpikir seperti ini: akan ada peningkatan volume pendidikan di kelas enam yang telah lama ditunggu-tunggu, tetapi pada saat yang sama pasti akan ada pengurangan cakupan. beberapa mata pelajaran seperti fisika. .
4. Perubahan di sekolah-sekolah dan di Eropa ini hanya memperburuk masalah yang telah muncul selama bertahun-tahun: kelebihan beban studi sarjana kita dengan materi faktual dengan mengorbankan pemahaman yang sebenarnya. Pada saat yang sama, tujuan pendidikan lainnya menderita. Gelar sarjana dalam fisika selalu dianggap sebagai pendidikan umum yang sangat baik, dan lulusan fisika memilih berbagai karir, banyak di antaranya tidak terkait dengan fisika. Terlepas dari tujuan akhirnya, siswa kami harus mengembangkan kemampuan untuk berpikir kritis dan berkomunikasi secara efektif, baik secara lisan maupun tertulis, dan kami harus memberi mereka waktu dan kesempatan untuk mengembangkan keterampilan ini.
5. Tugas Pokja menjadi semakin mendesak karena Departemen Fisika Universitas harus menyerahkan dokumen perencanaan untuk periode 1991/2 hingga 1994/5 pada Juni 1990. Kami harus menyiapkan laporan sesegera mungkin sehingga kami menyiapkan laporan pertama pada Mei 1990 (4) menguraikan rekomendasi utama kami. Untuk kelengkapan, salinan laporan ini dilampirkan sebagai Lampiran 1.
6. Dalam paragraf berikut, pertama-tama kita akan mengangkat masalah dan meringkas secara singkat dan mengembangkan argumen dan kesimpulan dari laporan pertama. Selanjutnya, kita akan melihat lebih dekat Spesialisasi Kursus Singkat kami.
Masalah dan solusi yang diusulkan
7. Fisika telah berkembang pesat dalam 50 tahun terakhir. Energi nuklir, transistor, elektronik digital, fisika komputasi, quark, laser, holografi, resonansi magnetik nuklir, partikel W dan Z, superkonduktivitas suhu tinggi tidak ada, ada 50 tahun, tetapi sekarang semua ini dan banyak topik lain yang ada saat ini sedang mengembangkan topik membutuhkan ruang dalam agenda yang sudah sibuk. Pemimpin fakultas sarjana menghadapi tekanan yang terus meningkat untuk menjadi inklusif, dan semua orang tahu, "Tetapi kami tidak dapat mengirim orang yang belum pernah mendengar tentang ..." di muka Sebagai akibat dari tekanan ini, kuliah pada dasarnya menjadi narasi massa tentang teori subjek dan tidak lebih. Kami mencoba untuk mengajar jauh lebih banyak daripada rata-rata siswa dapat mengharapkan untuk belajar dan memahami, dan sebagai hasilnya, bahkan siswa yang cukup baik belajar dan memahami sedikit. Tentu saja, selalu ada mahasiswa baru yang dapat lulus hampir semua hal, tetapi mereka adalah minoritas, dan siapa pun yang telah mengikuti ujian atau ujian lisan di tahun terakhir mereka tahu betul apa yang sebagian besar siswa lulus. mereka hanya memahami sebagian dari apa yang diajarkan kepada mereka. Tentu saja, fisika tidak sendirian dalam hal ini; masalah serupa muncul dalam ilmu-ilmu lain, tetapi mereka sangat akut dalam ilmu-ilmu "linier" seperti fisika dan kimia, di mana perkembangan terakhir tidak dapat dipahami tanpa pemahaman yang baik tentang konsep-konsep dasar.
8. Masalah-masalah ini bukanlah hal baru, tetapi akan menjadi jauh lebih serius dengan perubahan yang sekarang terjadi di sekolah. Di masa depan, siswa kami akan memiliki pelatihan fisika yang kurang intensif, dan akan sangat tidak realistis untuk mengharapkan mereka menguasai berbagai materi yang sudah terlalu luas untuk banyak siswa kami saat ini. Jadi, dalam laporan pertama kami, kami merekomendasikan bahwa, setelah pendaftaran 1993, semua departemen fisika secara signifikan mengurangi isi kursus fisika kehormatan individu mereka, dengan tujuan mengajar sekitar dua pertiga kepemimpinan setelah sekitar tiga tahun. tergantung pada jumlah materi yang mereka hadapi saat ini, tetapi dengan cara ini siswa memperoleh pemahaman yang lebih menyeluruh tentang subjek daripada yang mereka lakukan hari ini. Kami percaya bahwa dengan cara ini siswa akan menemukan kursus mereka jauh lebih berharga dan menarik daripada sekarang, dan tentu saja kurang menuntut secara intelektual.
9. Beberapa kali tahun lalu disarankan bahwa gelar kehormatan entah bagaimana bisa dikompres menjadi kurang dari tiga tahun (5,6,7), tetapi kita harus segera mengatakan bahwa dalam subjek linier seperti fisika, saya tidak akan berasumsi bahwa berbagai konsep baru yang harus dipelajari siswa dapat diperoleh dari dasar yang lebih luas dalam waktu kurang dari tiga tahun. Pada saat kita mendekati Eropa di mana gelar pertama membutuhkan setidaknya empat tahun, tawaran itu mengejutkan untuk sedikitnya.
10. Siswa masa depan kita tidak hanya akan kekurangan fisika; mereka juga akan memiliki keterampilan matematika yang lebih sedikit daripada hari ini, yang juga menjadi perhatian karena keterampilan matematika yang cerdas sangat penting untuk fisika. Kami menyadari bahwa kursus matematika tingkat A dan AS harus memenuhi kebutuhan ekonom dan sosiolog masa depan, serta matematikawan, ilmuwan, dan teknolog masa depan, sebagaimana dinyatakan dalam Laporan Cockcroft 1982 (8), tetapi kami semakin khawatir bahwa tren saat ini, oleh karena itu , kami merekomendasikan dalam laporan SEAC pertama kami panggilan mendesak untuk memastikan bahwa kurikulum matematika memenuhi kebutuhan ilmuwan, teknolog, dan insinyur masa depan dengan lebih baik.
11. Akhirnya, sebagai pelengkap penting untuk perubahan yang diusulkan dalam paragraf 8, kami merekomendasikan agar departemen menawarkan kursus MSc satu tahun dalam Pendidikan Jasmani yang akan mendukung tinjauan tiga tahun ini dan memberikan dasar yang kuat untuk penawaran profesional yang lebih maju. dalam fisika, penelitian akademis, atau di tempat lain. Gelar Master of Science akan setara dengan kualifikasi Eropa seperti gelar Jerman. Ini dapat dianggap sebagai program tingkat keempat (9), seperti gelar master, atau pada awal gelar doktor, yang kemudian akan diperpanjang untuk tiga tahun berikutnya; atau dapat dilakukan sewaktu-waktu ~ setelah lulus, sebagai tambahan gelar. Ini sepenuhnya dapat diajarkan secara modular untuk memfasilitasi adopsi pertengahan karir.
12. Setelah penyelesaian laporan pertama kami, kami mencatat dengan penuh minat bahwa CVCP mencapai kesimpulan yang sangat mirip (10); dan melaporkan bahwa laporan ACOST berikutnya harus membuat rekomendasi serupa (11). Jadi, menurut kami, ada kesepakatan umum dengan kebutuhan untuk bergerak ke arah yang kami usulkan.
13. Panduan di atas berlaku untuk situasi di Inggris, Wales dan Irlandia Utara. Sistem pendidikan di Skotlandia sedikit berbeda, dengan siswa umumnya pindah dari sekolah ke pendidikan tinggi setahun lebih awal daripada di bagian lain di Inggris, dan struktur sekolah dan pendidikan tinggi sedikit lebih luas, membutuhkan empat tahun studi. mendapatkan sertifikat. Kehormatan. Setara dengan apa yang dicapai di bagian lain Inggris tiga tahun kemudian. Tetapi kasus untuk mengurangi konten kursus Single Honours berlaku di Skotlandia seperti halnya di tempat lain, dan khususnya perubahan yang terjadi di kurikulum sekolah di Skotlandia, sementara kurang radikal daripada di tempat lain, sekali lagi akan menempatkan siswa pada posisi yang kurang menguntungkan . dipersiapkan daripada di masa lalu. Oleh karena itu kami merekomendasikan bahwa di Skotlandia, seperti di tempat lain, isi Gelar Kehormatan (empat tahun) harus sangat dipersingkat dan, seperti di tempat lain, satu tahun Magister Pendidikan Jasmani atau Magister Sains bagi mereka yang menginginkannya. untuk mengambil
Tujuan Kursus Singkat Sarjana
14. Buku Pegangan CNAA 1989 merangkum tujuan semua kursus untuk siswa sebagai berikut:
... pengembangan kemampuan intelektual dan imajinatif siswa; pemahaman dan pendapat mereka; keterampilan memecahkan masalah; kemampuan mereka untuk berkomunikasi; kemampuan untuk melihat hubungan dalam apa yang telah mereka pelajari dan menempatkan wilayah penelitian mereka dalam perspektif yang lebih luas. Setiap program siswa harus mendorong penelitian, pemikiran analitis dan kreatif, mendorong penilaian independen dan kesadaran diri yang kritis.
Daftar tujuan ambisius, tetapi kami tidak akan membantahnya. Mengenai kursus fisika, kami memiliki beberapa komentar bermanfaat dari beberapa anggota afiliasi IOP, salah satunya mencantumkan kualitas berikut sebagai kualitas yang diinginkan dalam fisika:
1. Keingintahuan, keheranan, kegembiraan dan kepekaan terhadap fenomena alam dan keinginan terus-menerus untuk menjelaskan dan menerapkannya.
2. Kemampuan untuk mempelajari, mengasimilasi dan menerapkan pengetahuan baru serta mengetahui di mana dan bagaimana menemukan atau memperolehnya.
3. Kemampuan berpikir logis, menganalisis masalah dan fenomena dan menemukan penjelasan atau solusi.
4. Kemampuan untuk berpikir secara fenomenologis, menciptakan gambaran mental atau model realitas dan memanipulasinya, memprediksi dan menjelaskan situasi baru berdasarkan pengetahuan yang ada dan menerapkannya secara cerdas.
5. Kemampuan untuk mengubah model fenomenologis ini menjadi model matematika atau komputasi yang realistis, memverifikasi dan menganalisisnya secara kritis menggunakan data pengamatan dan eksperimen.
6. Kemampuan mengomunikasikan konsep, temuan, dan cara menerapkannya dengan jelas.
7. Simpati untuk metode pengukuran dan pendekatan hati-hati untuk akurasi eksperimental.
Kami juga menerima tujuan ini sebagaimana mestinya dan percaya bahwa program revisi yang kami usulkan harus lebih dekat untuk mencapainya daripada program kami saat ini. Dalam laporan pertama kami, kami mencatat bahwa sementara kami mengusulkan untuk mengurangi konten sebenarnya dari kursus kehormatan, ini tidak berarti mengurangi konten intelektual: siswa diharapkan untuk mendapatkan pemahaman yang jauh lebih baik tentang subjek daripada yang dilakukan banyak orang. Mengingat tujuan kursus ini, kami juga sepenuhnya setuju dengan laporan yang sangat baik Kualitas dalam Pendidikan Teknik (12) yang dihasilkan oleh Konferensi Guru Teknik pada bulan Juli 1989. Rekan-rekan teknik kami juga berpikir begitu. Tantangan yang kita hadapi, dan sebagian besar dari apa yang mereka katakan tentang pendidikan teknik tinggi, juga berlaku untuk pendidikan tinggi fisika dan sains pada umumnya.
15. Seperti dalam laporan EPC, kami membedakan antara keterampilan (manual atau intelektual), terutama keterampilan yang diperoleh melalui praktik, pengetahuan, mis. memperoleh informasi dan pemahaman (manual atau intelektual), yang meliputi kreativitas, kemampuan untuk memecahkan, menciptakan dan memungkinkan. masalah baru dan tidak diketahui. Untuk fisikawan (seperti untuk seorang insinyur), wawasan dan kreativitas adalah yang paling penting dari kualitas ini, tetapi juga yang paling sulit untuk diberikan. Ceramah yang baik adalah cara yang efektif untuk menyampaikan pengetahuan dan bisa sangat merangsang, tetapi belum tentu cara terbaik untuk menyampaikan pemahaman. Dalam mengusulkan struktur kursus baru, kami akan memberikan perhatian khusus pada cara memastikan dan menilai pemahaman.
16. Laporan EPC juga membedakan antara tipe pelajar yang berbeda: misalnya, ketika mereka mendapatkan 'ikhtisar' luas dari mata pelajaran pertama, misalnya antara mereka yang belajar dengan mudah dan mereka yang lebih memilih pendekatan berurutan sejak awal. Dalam fisika, seperti dalam teknik, perlu diingat bahwa siswa yang berbeda belajar dengan cara yang berbeda. Mereka mungkin juga memiliki tujuan yang berbeda: beberapa akan menjadi fisikawan berdedikasi yang berniat untuk mengejar karir di bidang fisika, sementara yang lain akan mengejar gelar dalam fisika dengan nilai pendidikan umum dan kemudian mengejar karir yang berbeda. Namun kedua kelompok harus memperoleh kemampuan berpikir logis, menggunakan teknik pemodelan matematika, dan berkomunikasi secara efektif baik lisan maupun tulisan. Keterampilan inilah yang membuat lulusan fisika sangat berguna di berbagai bidang. Tentu saja, kita tidak dapat mengharapkan setiap siswa untuk sepenuhnya menguasai kemampuan kreatif yang relatif kompleks yang menjadi ciri fisikawan profesional yang baik, tetapi kita harus memberi setiap siswa kesempatan untuk mempelajari teknik fisika yang lebih penting secara memadai. isi
Waktu yang tersedia
17. Berapa banyak waktu yang kita miliki untuk pelatihan dalam tiga tahun? Hari ini, kursus fisika kehormatan yang khas mencakup sesuatu seperti kuliah, praktikum (termasuk pekerjaan proyek), dan instruksi lainnya (termasuk tutorial, latihan berbasis masalah, dll.).
Jam per minggu: Laboratorium kuliah, dll. Pelatihan lainnya
Tahun pertama: 10 5 3
Tahun kedua: 10 8 2
Tahun ketiga: 8 12 1
(Lihat, misalnya, Chambers (13): modelnya tidak banyak berubah sejak survei itu). Pada tahun pertama, beberapa kursus fokus pada matematika dan biasanya ditawarkan oleh departemen matematika, sementara yang lain mungkin fokus pada mata pelajaran lain. Pada tahun ketiga, semua atau sebagian kursus dikhususkan untuk pilihan: setiap siswa bebas memilih opsi yang ditawarkan.
18. Meskipun jadwal ini lebih sibuk dari rata-rata kelas teknik, jadwal ini jauh lebih sibuk daripada rata-rata mahasiswa seni. Siswa fisika pasti menghabiskan sebagian besar waktu mereka untuk tugas-tugas langsung: mempelajari catatan kuliah, menulis laporan lab, mengerjakan surat, mengerjakan latihan elektronik dan komputer, dll. Mereka hampir tidak punya waktu untuk memikirkan subjek, memecahkan masalah, menulis atau membaca esai panjang, apalagi membaca teks yang direkomendasikan. Dengan kata lain, mereka sangat sibuk mempelajari informasi sehingga video tidak sempat berhenti. . Harus segera dikatakan bahwa proposal kami tidak mengurangi staf pengajar. Beban ini sangat tinggi, karena kuliah formal yang indah diharapkan dapat dikompensasikan dalam kontak tetap mereka yang terlibat dalam kelompok-kelompok kecil.
Daftar topik yang disarankan
19. Dalam Lampiran 2, kami menawarkan program kursus singkat fisika dengan pujian. Harus segera ditekankan bahwa daftar ini tidak berpura-pura sebagai ilustrasi.Meskipun komponen ini terdaftar untuk kenyamanan di bawah judul "tradisional" dalam Lampiran 2, mereka juga dapat diurutkan dalam beberapa cara lain dan, misalnya, dalam Lampiran 3 mereka ditampilkan secara skematis salah satu varian razvninnya yang diulas, yang berbeda dari kulit kayu tradisional. bisa menjadi ALTERNATIF wasiat. Само сабой зразумела, што незалежна ад мадэлі адукацыі, яна павінна ўключаць новыя і стымулюючыя матэрыялы для студэнтаў на працягу трох гадоў, калі яны хочуць захаваць сваю цікавасць.
20. У дадатку 2 мы Клюліі некаторых хтоў В прыветствует Час ачышчаны на товеннае а, нто могне Дэпараты можна кантрольныя прадуменыя галоўныя пры праграме ХХ (бо гэта ўжо зроблена многімі факультэтамі) і не браць на сябе тымнага шмат. У прыватнасці, яны павінны ацаніць матэматычныя здольнасці студэнтаў і распрацаваць свае курсы такім чынам, каб яны паспявалі выкладаць неабходную матэматыку перад тым, як выкарыстоўваць яе на лекцыях па фізіцы. Прывабным варыянтам з'яўляецца чытанне некалькіх лекцый па фізіцы ў першым семестры падчас выкладання матэматыкі ў нематэматычным «аглядным» курсе, мэта якога - даць агляд прадмета ў цэлым і таго, як яго часткі спалучаюцца адзін з адным. разам Гэта, вядома, дапамагло б многім студэнтам лепш ацаніць сувязь прадмета, а затым дазволіць ім лягчэй убачыць сувязь паміж адным курсам лекцый і іншым.
21. Нядзіўна, што праграма ў Дадатку 2 моцна адрозніваецца ад "базавага" шматгадовага элемента. Ключавая розніца ў тым, што ў большасці сучасных курсаў студэнты таксама выбіраюць некалькі варыянтаў, часта ахопліваючы ўвесь трэці год, але мы лічым, што матэрыял у Дадатку 2 Гэта зойме больш часу, чым трохгадовы курс участком его агігения, некаторыя з якіх мы паспрабавалі ўдакладніць. Калі ў вас ёсць пакой, гэта добры спосаб зрабіць гэта.
22. Сёння мы дакладна часта праходзім праз масу аблегры ў фізіцы. У выніку студэнты могуць, напрыклад, правільна адлюстраваць функцыі размеркавання Бозэ-Эйнштэйна і Фермі-Дзірака з дапамогай вялікага кананічнага ансамбля, але яны не могуць накідаць функцыю BE або растлумачыць, чаму яна адрозніваецца. классическая функция расположение, або чаму розніца часам незаметная. Опять же, яны могуць прыняць праз рашэнні ўраўненні Шродингера для атама ходрогина, але не могуць вырабляць, печаму выбар каардынуе не ўтварае арыентацыю п-состояния, або хачу, каб накінуць яе. хвалевая функцыя р-стану. Іншымі словамі, яны, як папугаі, вельмі мала вывучалі алгебру, але вельмі мала папугаяў. Гэта не адукацыя. Нарэшце, так не павінна быць заўсёды: учащимся яшчэ трэба пазнаёміцца з сілай матэматычных інструментаў фізікі і паказаць, як імі карыстацца, але толькі пасля таго, як як матэматычныя дэталі пакідаюць месца фізічнаму зроку. . Многія падрабязныя матэматычныя высновы можна было б адкласці да магістарскага курса чацвёртага года навучання, дзе іх моц можна было б лепш выкарыстоўваць.
23. У перагледжаных курсах мы таксама маглі б аднавіць у нашых лекцыях некаторыя лекцыі, якія засталіся з папярэдніх гадоў, разам з абмеркаваннем гістарычнага развіцця прадмета і абмеркаваннем эксперыментальных дэталяў класічных эксперыментаў. Многія студэнты ведаюць, напрыклад, як з'явілася паняцце кінэтычнай энергіі або чаму Minalliken або чаму Minalliken - гэта паняцце. И болинство иих них, расположение В В бущем, сочтую всего, Сочтут такие курсы молчите более Парив en de ense.
24. За 21 месяц знаходзіцца матэрыял «Стандарт» за 2 гады часу. Многія факультэты цяпер прапануюць шырокі спектр варыянтаў, часам на першым і другім курсе, а таксама на апошнім курсе, і звычайна лічацца важнай і прывабнай часткай курса. Мы з гэтым не спрачаліся. Сапраўды, прымаючы пад увагу патрэбы студэнтаў, якія разглядаюць атрыманне ступені па фізіцы як агульную адукацыю, спектр прапанаваных варыянтаў можна было б пашырыць, уключыўшы, напрыклад, моўныя курсы і курсы па экалагічных, сацыяльных і этычных пытаннях, якія ўзнікаюць у сувязі з гэтым. з развіццём і развіццём. прымяненне фіз. Але мы лічым, што большасць пераваг сістэмы адбору захаваецца, нават калі кожны студэнт можа выбраць толькі два варыянты, і калі звычайны матэрыял трэба выкладаць належным чынам, застаецца вельмі мала месца для большага. З іншага боку, частка матэрыялу, які выкладаецца ў цяперашні час на факультатывах, цалкам магла б быць уключана ў выкладанне асноўнага матэрыялу ў якасці ілюстрацыйнага прымянення гэтага матэрыялу, і гэта зрабіла б асноўныя курсы больш разнастайнымі і цікавымі.
25. Аднак, калі аддзелы палічаць, што для варыянтаў неабходна больш месцаў, гэта можна стварыць адным з двух спосабаў: цалкам ігнаруючы некаторыя з асноўных тэм (ці, магчыма, перамяшчаючы іх у адзін з варыянтаў), або паўтарыўшы іх цалкам часта. працэс цытавання вынікаў, а не іх выкраплення. Аднак вы не можаце зайсці занадта далёка ні на адным з гэтых крокаў. Матэрыял, указаны ў Дадатку 2, уяўляе сабой абсалютны мінімум таго, што мы хацелі бачыць у адным курсе фізікі з адзнакай, і мы не хацелі выключаць якую-небудзь значную яго частку. І працэс цытавання вынікаў відавочна не даходзіць да таго, што ні ў чым не даецца належная матэматычная выснова, як мы ўжо падкрэслівалі ў пункце 22.
26. Гэтыя заўвагі адносяцца да курсаў з дадатковым прадметам («Фізіка...») і да камбінаваных дысцыплін («Фізіка і...»). Прапанаваныя варыянты зноў-такі павінны ўлічваць патрэбы студэнтаў, чый курс з'яўляецца прафесійным, а не агульнаадукацыйным.
27. Наша задача не прапанаваць падручнікі, але мы адзначаем, што курс, які мы прапануем, прызначаны для студэнтаў з меншай фізічнай і матэматычнай падрыхтоўкай, чым у мінулым, мае некаторае падабенства з амерыканскімі курсамі. Действительно, некоторые факультеты физики Великобритании недавно начали использовать тот или иной великий американский учебник «все по физике» в качестве рекомендуемого вводного текста для своих курсов. Они имеют очевидную привлекательность, но у них есть и недостатки: мы отмечаем, что некоторые учителя в Соединенных Штатах резко критиковали обычную предсказуемость этих текстов (14,15).
28. Так много еще лекций для формальных курсов. Но есть опасность, что если мы ограничимся этим, студенты упустят то интересное, что может произойти сейчас. Мы склонны считать, что все читают New Scientist или Physics World, а некоторые и читают, но многие из них никогда не слышали о фоновом излучении 3K, например, или пропавших солнечных нейтрино, или квазикристаллах, и многие из них знают очень мало о высокотемпературной сверхпроводимости., или о новом определении ома, или кратковременном возбуждении над холодным синтезом. В дополнение к формальным лекциям мы время от времени предлагаем серию лекций на темы, представляющие общий интерес, чтобы студенты были в курсе того, что происходит во внешнем мире, а также чтобы рассказать что-то об исследовательской деятельности кафедры . . Департаменты могут захотеть или не захотеть проверять студентов на этих конференциях; даже если нет, ожидается, что студенты придут к ним из интереса.
Лабораторная работа
29. Мы понимаем, что повышенный акцент на практической работе на выпускных экзаменах в школе и в национальной учебной программе должен дать нашим поступающим студентам больше практических навыков, что очень приветствуется. Однако мы считаем, что время, затрачиваемое на лабораторную работу, сокращать не следует. Работа со сложностями реального мира в лаборатории — важная часть образования физика, и она требует такого мышления, которому нужно время для обучения. Экспериментальные навыки важны для практикующего физика и ценятся работодателями. Работа над проектом, в частности, дает учащемуся бесценный опыт изучения физики в действии и обычно очень увлекательна. Мы понимаем, что проекты требуют времени сотрудников; тем не менее, мы рекомендуем включать некоторую проектную работу во все три года, а крупный проект — в третий год. По возможности это должно быть настоящее расследование, ответ на которое заранее неизвестен. На первом и втором курсах это было бы нецелесообразно, но многие преимущества проектной работы можно сохранить, даже если каждый год используется один и тот же список тем проекта, если проблемы являются новыми для учащихся. Работа над проектом также может служить очень полезным инструментом для развития навыков устного и письменного общения.
30. Обычные работы лабораторных экспериментов первого и второго года обучения должны быть сознательно разработаны для развития определенного набора навыков (16). Учащиеся должны ознакомиться с различными экспериментальными методами, включая методы обработки данных и анализа ошибок, и поощряться к развитию критической осведомленности, то есть способности эффективно защищаться от систематических ошибок и опираться на набор экспериментальных данных. вся информация, которая у него есть. Одной из целей лабораторной работы должна быть подготовка студентов к большим экспериментальным проектам последнего года обучения. Студенты с сильной склонностью к теоретической физике и способностью к этому должны иметь возможность выбрать теоретический проект на последнем курсе, но они не должны иметь возможности отказаться от лабораторной работы в предыдущие годы: теоретическая также обязательна. . каким-либо образом оценить дыры экспериментальной работы, оценить достоверность экспериментальных результатов.
Электроника и информатика
31. Сегодня на всех факультетах преподают электронику и информатику не только потому, что и то, и другое является важным инструментом для физика, но и потому, что многие из наших выпускников становятся инженерами-электронщиками или учеными-компьютерщиками. Большинство факультетов сталкиваются с некоторыми трудностями в таком обучении, потому что некоторые поступающие студенты ничего не знают ни об электронике, ни об информационных технологиях, некоторые знают много о том или другом, а некоторые знают много об обоих. Чтобы решить эту проблему, многие факультеты делят класс на начинающих и других или используют какой-то подход к обучению в самостоятельном темпе. Таким образом, весь класс может быть доведен до базового уровня компетентности за относительно короткое время, совмещая лекции и лабораторную работу. Кроме того, было бы нецелесообразно уделять этим предметам слишком много времени в рамках одного курса физики с отличием, и мы предлагаем интегрировать их преподавание с преподаванием физики: листы задач могут содержать задачи, связанные с некоторыми вычислениями и лабораторными работами. Они могут включать эксперименты, связанные с проектированием и созданием электроники. Для тех, кто хочет пойти дальше в рамках одного курса с отличием, могут быть доступны варианты третьего года.
Другое обучение
32. Если стиль и содержание лекций будут изменены предложенными нами способами, мы полагаем, что в результате студенты значительно лучше поймут предмет. Но они должны играть активную, а не просто пассивную роль в процессе обучения, и наиболее эффективные способы помочь им в достижении реального понимания лежат за пределами лекционного зала, на уроках, в проблемных классах и на практических занятиях (17,18). ). Если время, затрачиваемое на лекции, несколько сократится, как мы полагаем, так и должно быть, то часть высвобожденного времени должна быть потрачена на эти альтернативные методы преподавания и обучения, чтобы попытаться достичь нашей цели — добиться более глубокого понимания. We believe that the load on the students should not exceed a total of 20 hours per week of lectures, laboratories and other teaching, if they are to have time to read, to digest what they are being taught, and occasionally to relax. Even so, we recognise that the teaching load on the staff will if anything be increased, because these other teaching methods are much more labour-intensive than lectures. It is therefore essential to use the time spent on them as effectively as possible. It will not be spent effectively if departments have not thought out clearly and in some detail what they hope to achieve by this other teaching, and how they hope to achieve it. Departments should recognise that staff will need some training in order to achieve these ends.
33. It is in small-group tutorials, perhaps, that most of us think we really impart understanding rather than merely information. But how successful are we, in fact? In the 1970s, the Nuffield Foundation sponsored a project called the Higher Education Learning Project (Physics), whose findings were published in 1977 in a series of four books, one on individual study, one on practical work, one on students' reactions to their courses, and one on tutorials. All four are still well worth reading, but the last in particular(17) paints a very sobering picture of what really happens in tutorials. Unless they are carefully thought about beforehand and expertly conducted, they only too easily degenerate into a monologue by the tutor, or a mini-lecture. Given all the other pressures on staff time, it is not surprising that little of it is spent in preparing for tutorials, but they are an extremely labour-intensive form of teaching, and it is really rather wasteful to use them inefficiently. We suggest that there should be a departmental view on the aims of tutorials, and on how best to achieve them, which could then be used as guidelines by individual tutors, and by students too. They too should know what the aims are: the success of a tutorial depends greatly on the extent to which the students have prepared for it themselves.
34. All departments presumably issue problem sheets to their students. In some departments, the students are expected to hand in their answers to their tutor, who marks them and hands them back; in others they are dealt with in a problems class, attended by perhaps 20 or 30 students. This is less labour-intensive, but the tutor no longer has so direct a check on the performance of individual students. Perhaps the best compromise is to use the problems classes to discuss fairly routine exercises on the lecture material, and use the tutorials to discuss more conceptually demanding questions, but again this is a matter on which there should be a departmental view.
35. In skill sessions, as originally devised(18), a group of first-year students tackle, collectively, questions designed to train them in various skills such as making order- of-magnitude estimates, making appropriate approximations in calculations, interpreting graphs and so on. The same approach might be used to give second-year and third-year students experience in tackling “real” physics questions: not the rather artificial questions usually encountered in problem sheets and in examinations, but questions of the kind that practising physicists are constantly having to answer. Many departments include in their examinations a general problems paper, containing questions of this sort, and Thompson(19) has published a collection of such questions, with the appropriate title “Thinking like a Physicist”. Problems papers test understanding and problem-solving ability rather directly, and students usually do rather badly on them, even if they have done well on their other papers. Tutors often spend some of their time in tutorials discussing problems paper questions, in an attempt to show students how to get to grips with them, but skill sessions could do the same thing in a more organised way. By getting groups of five or six students to tackle the questions together, and then compare their findings with those of other groups, skill sessions would give practice in collaboration and communication, as well as providing one of the most direct routes to the encouragement of understanding, and the kind of technical competence that a practising physicist needs.
36. Taken together, tutorials, problems classes and skill sessions should enable us to fulfil many of our aims, if they are properly used in a carefully planned way. Communication skills, for example, can be developed by asking students to write essays and prepare talks for their tutorial groups, and this of course already happens, but often in a rather sporadic fashion. How many essays and talks should each student be asked to prepare? And on what kind of topics – large themes like the expansion of the universe, or a history of the concept of energy, or more manageable topics such as, for example, a critical comparison of the treatment of subject X in textbooks A, B and C, or the use of vector notation? Should tutorials be used to discuss problem sheets, or questions from general problem papers, or should those be left to problems classes and skill Sessions? What other ways can be found of encouraging understanding rather than rote learning? Again, the students of the future will have learnt their physics at school in a much more active, participatory way than in the past, involving more self-directed learning: how can we best build on the enthusiasm this has generated? We need to strengthen links with local schools, to find Out about the new teaching methods used there to motivate students, and to learn from them. For example, should we make more use of learning assignments? The department should have a view on all these matters, and should in particular offer clear guidance to tutors on how best to use tutorial time.
37 It is not always easy to find the best answers to all these questions, and we suggest that the Education Group of the IOP might usefully organise a series of occasional seminars at which representatives from different departments could compare notes and exchange ideas on new ways of teaching.
Assessment
38. Ultimately, the effectiveness of any course is determined largely by the way the students are assessed at the end of it. If their examinations permit them to gain high marks simply by memorising a set of lecture notes and reproducing the right bits, without actually understanding anything, we shall have been wasting our time and theirs. It has to be said that some examinations do still have something of that quality, particularly those on the more advanced optional courses. Some years ago, Thompson(20) carried out a survey of assessment practices in 47 UK physics departments, and for nine of those departments he analysed the questions (or parts of questions) set in Finals papers into six types. Very roughly, these were (a) descriptive and bookwork parts, (b) familiar problems, (c) unfamiliar problems within a familiar context, (d) what might be called “general problem paper questions”, (e) questions involving critical evaluation, eg of theories or techniques, and (f) essays on general topics. He pointed out that departments seldom have any conscious policy on the kinds of question they set, and he found that his sample of nine departments showed a remarkable range of variation in the proportions of questions of these six different types.
39. Just as departments need to think about what they are aiming to achieve in their tutorials, so they need to think about what they are aiming to achieve in their examinations, and structure them accordingly. If we expect students in future to read around the subject more than they do now, for example, we can encourage this by setting questions which they should be able to answer from their reading. More importantly, if we are to achieve our aim of deepening the students' understanding, the examinations need to contain more questions of Thompson's types (c), (d) and (e), and fewer bookwork questions. In a few departments, students are allowed to bring their notes into the examination, which makes it virtually impossible to set questions of the traditional “bookwork plus problem” type; but this can make it difficult for the weaker candidates to gain any marks. More often, departments provide a formula sheet which lists some of the basic formulae relevant to the course concerned, so that students do not feel they have to memorise everything in their notes parrot-fashion, and this may be a better solution. The papers need to be structured so that the ablest candidates are stretched, while at the same time their weaker brethren are not totally crushed. But even for the weaker candidates, the papers should seek to probe understanding as well as factual recall; otherwise we shall have reduced the factual content of our courses under false pretences. The role of external examiners is crucial here: it is their responsibility to ensure that our courses do indeed remain intellectually demanding, and that we are indeed educating our students, and not merely filling them with half-understood facts.
The MPhys
40. We are convinced that the changes proposed above will produce better Honours Physics courses, and graduates better fitted for the world of work. Equally, however, we are convinced that these reduced-content Honours courses will need to be followed for some students by a further one-year MPhys course, for at least four reasons:
(a) as a result of the reduction in content and in specialisation of the BSc course, students who wish to embark on PhD courses in most areas of physics, or who wish to work as professional physicists on advanced projects, will first need to cover additional material;
(b) at the same time, they will also need to develop further their problem-solving abilities and other skills, to the level required of a high-grade professional physicist, and this will often call for more sophisticated mathematical techniques than are used in the BSc course;
(c) nationally, there will in future be an increasing need for highly qualified manpower, particularly in subjects such as physics which to a large extent underpin economic growth; and lastly
(d) comparability with European qualifications will become increasingly important after 1992.
41. Connerade(21) has given a perceptive analysis of European Higher Education systems, and of the impact of the single market. While the UK scores highly in terms of the quality of HE provision in science and engineering, other countries show greater recognition, on the part of industry and society, of the importance of HE in these subjects. Moreover, first degree courses in other countries typically last four or five years, and the level reached is correspondingly higher than in the UK, particularly in the more mathematical parts of the subject and in the thorough treatment of fundamentals. The increasing mobility of students throughout Europe is making these differences more manifest, particularly in subjects such as physics, with its strong international dimension. We must expect the single market to lead to a rough comparability, at least, between the capabilities of graduates from different countries, and our young people will certainly expect their HE courses to lead to qualifications comparable to those elsewhere in Europe. This cannot be achieved on the basis of a three-year degree.
42. The PhD is regarded throughout the world as a token of the achievement of full professional research standing, and PhDs are highly sought after by industry. In this country, a recent survey(22) showed that the entire current output of PhDs falls significantly short of industry's estimate of its needs, and there is strong competition for them from the USA. At present, our students are expected to reach PhD level only six years after leaving school, but only exceptionally gifted students will be able to do this in future, if the level of our PhD is to remain comparable with that elsewhere. In all other countries, physics students typically embark on their research training at least two years later than in the UK, for example after the DEA in France, the Diplom in Germany or the Laurea in Italy. The MPhys will be essential if we are to provide a comparable broad base of knowledge and understanding on which to build PhD work.
43. The MPhys needs to cover those topics which traditionally appear in the syllabus but which have been omitted from the list in Annex 2, including a deeper discussion of mathematical techniques and of fundamental physics and its applications. The course needs to take students to the frontiers of knowledge in a few areas at least, and to give them some experience of real research through an extended project. Students who have been through such a course will have reached a level comparable to that of a German Diplom, and they will be well equipped to join research and development teams in industry or in Government research laboratories, or to go on to a PhD. Not all students will want or need such a course, and indeed there will be some PhD projects for which it may not be needed. As a rough estimate, we might expect that between 30% and 40% of Honours Physics graduates would go on to take an MPhys, or one of the more specialised courses which already exist and which lead to an MSc.
44. Some MPhys courses might include an introduction to the commercial and managerial aspects of the work of physicists in industry. Good physics graduates are well placed to play a leading part in the multidisciplinary teams increasingly found in industry, but they would be better equipped to do this if they had learnt something about management first. This kind of training is commonly included in MEng courses, and the greater breadth and flexibility of physics graduates should make them at least as useful in this role.
45. We would like to see the MPhys developed on a modular basis, so that it could be obtained either by one year of full-time study or through a credit-accumulation scheme. This would help to meet the increasing need for highly qualified manpower to provide the basis for economic growth in a technological society.
Conclusion
46. The present physics degree structure is unsatisfactory, and ill adapted to meet current needs. The recommendations contained in our first report (see Annex 1) provide a clear way forward. We trust that they will be found acceptable by the physics community, and that they will be generally implemented. A concerted move needs to be made by all departments towards the new degree structure, and it is proposed that the changes should be introduced for the 1993 student intake.
47. In this second and final report we have made suggestions on teaching strategies which will, we hope, be found helpful. There are doubtless other and perhaps equally good or better approaches, and we encourage others to explore them further, and to share their experiences.
1 August 1990
References
1. “Physics at 18+”, IOP Short Meetings Series, No.20, 1989.
2. “Report of the 16–19 Physics Course Working Party”, IOP, January 1990.
3. Editorial, Physics World, September 1989.
4. “First Report of the Higher Education Working Party”, IOP, May 1990 (reproduced as Annex 1 to the present report).
5. UFC letter 20/89, para. 10; report in the Independent of a speech by Sir Peter Swinnerton-Dyer, 1 August 1989.
6. “Possible Restructuring of Courses and Awards”, CNAA Consultative Paper, 8 May 1990.
7. “More Means Different”, RSA Report by Sir Christopher Ball, May 1990, paras. 4.8, 4.9.
8. “Mathematics Counts: the Cockcroft Report”, HMSO, 1982, paras.566–577.
9. Gareth Jones, Physics World, February 1990, p.16.
10. Times Higher Education Supplement, 4 May 1990.
11. Physics World, June 1990, p.6; report in the Independent, 7 July 1990.
12. “Quality in Engineering Education”, Engineering Professors' Conference Occasional Paper No.1, July 1989.
13. RG Chambers, “A Survey of Laboratory Teaching”, Bulletin IPPS, April 1964, pp.77–84.
14. AP French, AmJPhys 56, 110, 1988.
15. JS Rigden, Physics Education 23, 197, 1988.
16. RG Chambers, “Laboratory Teaching in the UK”, in New Trends in Physics Teaching, Vol.2, UNESCO, 1972.
17. PJ Black et al, Small Group Teaching in Undergraduate Science, Heinemann, 1977.
18. PJ Black et al, Physics Education 9, 18–20, 1974; see also ref.(17), pp.137–158.
19. N Thompson, Thinking like a Physicist, Adam Hilger, 1987.
20. N Thompson, “The Assessment of Candidates for Degrees in Physics”, Studies in Higher Education 4, 169–180, 1979. (Phys Bull, Sept 1977, p.420 has a brief summary of part of this paper).
21. JP Connerade, Physics World, April 1990, p.29.
22. Brian Davies and Gareth Roberts, Physics World, January 1989, p.39.
Annex 1
IOP/SCPP/CHPP Higher Education Working Party
First Report
Introduction
1. This joint working party, which includes representatives from the universities, the polytechnics, the schools and industry, was set up in November 1989 by the Institute of Physics, the Standing Conference of Physics Professors and the Committee of Heads of Physics in Polytechnics, to consider the future pattern of degree courses in Physics. It was felt by all three parent bodies that such a review
diciptakan bersama
Institut Fisika
Rapat tetap guru fisika
Ketua Panitia Fisika Institut Politeknik
Agustus 1990
Model masa depan pendidikan jasmani yang lebih tinggi
Ringkasan
Dalam laporan kami sebelumnya (direproduksi dalam Lampiran 1 dari laporan ini), kami merekomendasikan pengurangan yang signifikan dalam isi kursus fisika sarjana untuk memasukkan sekitar dua pertiga dari materi yang saat ini dipelajari tetapi diajarkan seperti itu. bahwa siswa memperoleh pemahaman yang lebih menyeluruh tentang subjek dan bahwa mereka memiliki lebih banyak kesempatan untuk mengembangkan keterampilan yang relevan. Sebagai pelengkap penting untuk ini, fakultas harus menawarkan kursus MSc satu tahun dalam fisika yang akan membangun kursus tiga tahun yang direvisi ini dan memberikan dasar yang kuat untuk pekerjaan profesional yang lebih maju dalam fisika. Gelar master dalam pendidikan jasmani akan sebanding dengan gelar sarjana Eropa.
Dalam laporan ini, kami mengusulkan daftar topik untuk dimasukkan dalam kursus kehormatan tiga tahun dan mendiskusikan bagaimana ceramah dan metode pengajaran lainnya dapat ditingkatkan sehingga siswa memahami subjek lebih baik daripada mereka sendiri. di sini.
Konten halaman
Presentasi 1
Masalah dan solusi yang diusulkan 2
Tujuan singkat dari kursus BA 4
Waktu yang tersedia 5
Daftar topik yang disarankan 6
Laboratorium 8
Elektronik dan IT 9
Pelatihan lainnya 9
11. peringkat
MPphy 12
kesimpulan 14
Referensi 15
Lampiran 1: Laporan pertama 16
Lampiran 2: Usulan Agenda 22
Lampiran 3: Kemungkinan Struktur Kursus Non-Tradisional 27
Model masa depan pendidikan jasmani yang lebih tinggi
"Pikiran tidak harus diisi seperti bejana, itu harus menyala seperti bahan bakar" (Plutarch, de Audienda)
pengantar
1. Ini adalah laporan kedua dan terakhir dari gugus tugas yang dibentuk pada November 1989 oleh Institut Fisika, Konferensi Tetap Guru Fisika, dan Komite Fisika Utama Institut Politeknik untuk mempelajari model derajat fisika masa depan. . Anggota kelompok kerja tercantum di halaman 21, termasuk perwakilan dari universitas, politeknik, sekolah dan industri. Kami mengadakan delapan rapat pleno dan perwakilan universitas dan politeknik mengadakan tiga kali rapat berturut-turut untuk membahas rincian program yang diusulkan pada item 19.
2. Jelas bagi kita semua, seperti orang tua kita, bahwa tugas kita mendesak. Dengan perubahan yang sangat cepat yang terjadi di sekolah saat ini, mahasiswa yang memasuki Perguruan Tinggi (PT) Fisika di masa depan akan memiliki pendidikan fisika dan matematika yang sangat berbeda dengan mahasiswa fisika generasi sebelumnya. Banyak fisikawan pendidikan tinggi disiagakan sejauh mana perubahan ini mengikuti konferensi "Fisika Di Atas 18" IOP Maret 1989 dan publikasi laporan Gugus Tugas 16-19 Fisika. TIO pada Januari 1990 (2), dan laporan kelompok kerja saat ini dapat dilihat sebagai kelanjutannya. Banyak artikel berwawasan juga diterbitkan di Dunia Fisika, termasuk editorial berpengaruh pada September 1989 (3) yang menekankan perlunya tanggapan kolektif dari orang-orang yang bekerja di HE terhadap perubahan yang akan datang.
3. Selain perubahan di sekolah, kedatangan pasar tunggal Eropa pada tahun 1992 berarti bahwa di masa depan, jauh lebih banyak daripada di masa lalu, kita perlu mempertimbangkan untuk membandingkan gelar kita sendiri dengan yang diperoleh. di Eropa dan di tempat lain. Di hampir seluruh Inggris, Wales, dan Irlandia Utara, studi sarjana berlangsung selama empat hingga lima tahun. Di masa lalu kami dapat mengklaim bahwa kursus tiga tahun kami mencapai standar yang sebanding karena didasarkan pada pembelajaran bentuk keenam, yang mengimbangi kurangnya kedalaman yang diakui. Jelas bahwa kita tidak akan dapat terus berpikir seperti ini: akan ada peningkatan volume pendidikan di kelas enam yang telah lama ditunggu-tunggu, tetapi pada saat yang sama pasti akan ada pengurangan cakupan. beberapa mata pelajaran seperti fisika. .
4. Perubahan di sekolah-sekolah dan di Eropa ini hanya memperburuk masalah yang telah muncul selama bertahun-tahun: kelebihan beban studi sarjana kita dengan materi faktual dengan mengorbankan pemahaman yang sebenarnya. Pada saat yang sama, tujuan pendidikan lainnya menderita. Gelar sarjana dalam fisika selalu dianggap sebagai pendidikan umum yang sangat baik, dan lulusan fisika memilih berbagai karir, banyak di antaranya tidak terkait dengan fisika. Terlepas dari tujuan akhirnya, siswa kami harus mengembangkan kemampuan untuk berpikir kritis dan berkomunikasi secara efektif, baik secara lisan maupun tertulis, dan kami harus memberi mereka waktu dan kesempatan untuk mengembangkan keterampilan ini.
5. Tugas Pokja menjadi semakin mendesak karena Departemen Fisika Universitas harus menyerahkan dokumen perencanaan untuk periode 1991/2 hingga 1994/5 pada Juni 1990. Kami harus menyiapkan laporan sesegera mungkin sehingga kami menyiapkan laporan pertama pada Mei 1990 (4) menguraikan rekomendasi utama kami. Untuk kelengkapan, salinan laporan ini dilampirkan sebagai Lampiran 1.
6. Dalam paragraf berikut, pertama-tama kita akan mengangkat masalah dan meringkas secara singkat dan mengembangkan argumen dan kesimpulan dari laporan pertama. Selanjutnya, kita akan melihat lebih dekat Spesialisasi Kursus Singkat kami.
Masalah dan solusi yang diusulkan
7. Fisika telah berkembang pesat dalam 50 tahun terakhir. Energi nuklir, transistor, elektronik digital, fisika komputasi, quark, laser, holografi, resonansi magnetik nuklir, partikel W dan Z, superkonduktivitas suhu tinggi tidak ada, ada 50 tahun, tetapi sekarang semua ini dan banyak topik lain yang ada saat ini sedang mengembangkan topik membutuhkan ruang dalam agenda yang sudah sibuk. Pemimpin fakultas sarjana menghadapi tekanan yang terus meningkat untuk menjadi inklusif, dan semua orang tahu, "Tetapi kami tidak dapat mengirim orang yang belum pernah mendengar tentang ..." di muka Sebagai akibat dari tekanan ini, kuliah pada dasarnya menjadi narasi massa tentang teori subjek dan tidak lebih. Kami mencoba untuk mengajar jauh lebih banyak daripada rata-rata siswa dapat mengharapkan untuk belajar dan memahami, dan sebagai hasilnya, bahkan siswa yang cukup baik belajar dan memahami sedikit. Tentu saja, selalu ada mahasiswa baru yang dapat lulus hampir semua hal, tetapi mereka adalah minoritas, dan siapa pun yang telah mengikuti ujian atau ujian lisan di tahun terakhir mereka tahu betul apa yang sebagian besar siswa lulus. mereka hanya memahami sebagian dari apa yang diajarkan kepada mereka. Tentu saja, fisika tidak sendirian dalam hal ini; masalah serupa muncul dalam ilmu-ilmu lain, tetapi mereka sangat akut dalam ilmu-ilmu "linier" seperti fisika dan kimia, di mana perkembangan terakhir tidak dapat dipahami tanpa pemahaman yang baik tentang konsep-konsep dasar.
8. Masalah-masalah ini bukanlah hal baru, tetapi akan menjadi jauh lebih serius dengan perubahan yang sekarang terjadi di sekolah. Di masa depan, siswa kami akan memiliki pelatihan fisika yang kurang intensif, dan akan sangat tidak realistis untuk mengharapkan mereka menguasai berbagai materi yang sudah terlalu luas untuk banyak siswa kami saat ini. Jadi, dalam laporan pertama kami, kami merekomendasikan bahwa, setelah pendaftaran 1993, semua departemen fisika secara signifikan mengurangi isi kursus fisika kehormatan individu mereka, dengan tujuan mengajar sekitar dua pertiga kepemimpinan setelah sekitar tiga tahun. tergantung pada jumlah materi yang mereka hadapi saat ini, tetapi dengan cara ini siswa memperoleh pemahaman yang lebih menyeluruh tentang subjek daripada yang mereka lakukan hari ini. Kami percaya bahwa dengan cara ini siswa akan menemukan kursus mereka jauh lebih berharga dan menarik daripada sekarang, dan tentu saja kurang menuntut secara intelektual.
9. Beberapa kali tahun lalu disarankan bahwa gelar kehormatan entah bagaimana bisa dikompres menjadi kurang dari tiga tahun (5,6,7), tetapi kita harus segera mengatakan bahwa dalam subjek linier seperti fisika, saya tidak akan berasumsi bahwa berbagai konsep baru yang harus dipelajari siswa dapat diperoleh dari dasar yang lebih luas dalam waktu kurang dari tiga tahun. Pada saat kita mendekati Eropa di mana gelar pertama membutuhkan setidaknya empat tahun, tawaran itu mengejutkan untuk sedikitnya.
10. Siswa masa depan kita tidak hanya akan kekurangan fisika; mereka juga akan memiliki keterampilan matematika yang lebih sedikit daripada hari ini, yang juga menjadi perhatian karena keterampilan matematika yang cerdas sangat penting untuk fisika. Kami menyadari bahwa kursus matematika tingkat A dan AS harus memenuhi kebutuhan ekonom dan sosiolog masa depan, serta matematikawan, ilmuwan, dan teknolog masa depan, sebagaimana dinyatakan dalam Laporan Cockcroft 1982 (8), tetapi kami semakin khawatir bahwa tren saat ini, oleh karena itu , kami merekomendasikan dalam laporan SEAC pertama kami panggilan mendesak untuk memastikan bahwa kurikulum matematika memenuhi kebutuhan ilmuwan, teknolog, dan insinyur masa depan dengan lebih baik.
11. Akhirnya, sebagai pelengkap penting untuk perubahan yang diusulkan dalam paragraf 8, kami merekomendasikan agar departemen menawarkan kursus MSc satu tahun dalam Pendidikan Jasmani yang akan mendukung tinjauan tiga tahun ini dan memberikan dasar yang kuat untuk penawaran profesional yang lebih maju. dalam fisika, penelitian akademis, atau di tempat lain. Gelar Master of Science akan setara dengan kualifikasi Eropa seperti gelar Jerman. Ini dapat dianggap sebagai program tingkat keempat (9), seperti gelar master, atau pada awal gelar doktor, yang kemudian akan diperpanjang untuk tiga tahun berikutnya; atau dapat dilakukan sewaktu-waktu ~ setelah lulus, sebagai tambahan gelar. Ini sepenuhnya dapat diajarkan secara modular untuk memfasilitasi adopsi pertengahan karir.
12. Setelah penyelesaian laporan pertama kami, kami mencatat dengan penuh minat bahwa CVCP mencapai kesimpulan yang sangat mirip (10); dan melaporkan bahwa laporan ACOST berikutnya harus membuat rekomendasi serupa (11). Jadi, menurut kami, ada kesepakatan umum dengan kebutuhan untuk bergerak ke arah yang kami usulkan.
13. Panduan di atas berlaku untuk situasi di Inggris, Wales dan Irlandia Utara. Sistem pendidikan di Skotlandia sedikit berbeda, dengan siswa umumnya pindah dari sekolah ke pendidikan tinggi setahun lebih awal daripada di bagian lain di Inggris, dan struktur sekolah dan pendidikan tinggi sedikit lebih luas, membutuhkan empat tahun studi. mendapatkan sertifikat. Kehormatan. Setara dengan apa yang dicapai di bagian lain Inggris tiga tahun kemudian. Tetapi kasus untuk mengurangi konten kursus Single Honours berlaku di Skotlandia seperti halnya di tempat lain, dan khususnya perubahan yang terjadi di kurikulum sekolah di Skotlandia, sementara kurang radikal daripada di tempat lain, sekali lagi akan menempatkan siswa pada posisi yang kurang menguntungkan . dipersiapkan daripada di masa lalu. Oleh karena itu kami merekomendasikan bahwa di Skotlandia, seperti di tempat lain, isi Gelar Kehormatan (empat tahun) harus sangat dipersingkat dan, seperti di tempat lain, satu tahun Magister Pendidikan Jasmani atau Magister Sains bagi mereka yang menginginkannya. untuk mengambil
Tujuan Kursus Singkat Sarjana
14. Buku Pegangan CNAA 1989 merangkum tujuan semua kursus untuk siswa sebagai berikut:
... pengembangan kemampuan intelektual dan imajinatif siswa; pemahaman dan pendapat mereka; keterampilan memecahkan masalah; kemampuan mereka untuk berkomunikasi; kemampuan untuk melihat hubungan dalam apa yang telah mereka pelajari dan menempatkan wilayah penelitian mereka dalam perspektif yang lebih luas. Setiap program siswa harus mendorong penelitian, pemikiran analitis dan kreatif, mendorong penilaian independen dan kesadaran diri yang kritis.
Daftar tujuan ambisius, tetapi kami tidak akan membantahnya. Mengenai kursus fisika, kami memiliki beberapa komentar bermanfaat dari beberapa anggota afiliasi IOP, salah satunya mencantumkan kualitas berikut sebagai kualitas yang diinginkan dalam fisika:
1. Keingintahuan, keheranan, kegembiraan dan kepekaan terhadap fenomena alam dan keinginan terus-menerus untuk menjelaskan dan menerapkannya.
2. Kemampuan untuk mempelajari, mengasimilasi dan menerapkan pengetahuan baru serta mengetahui di mana dan bagaimana menemukan atau memperolehnya.
3. Kemampuan berpikir logis, menganalisis masalah dan fenomena dan menemukan penjelasan atau solusi.
4. Kemampuan untuk berpikir secara fenomenologis, menciptakan gambaran mental atau model realitas dan memanipulasinya, memprediksi dan menjelaskan situasi baru berdasarkan pengetahuan yang ada dan menerapkannya secara cerdas.
5. Kemampuan untuk mengubah model fenomenologis ini menjadi model matematika atau komputasi yang realistis, memverifikasi dan menganalisisnya secara kritis menggunakan data pengamatan dan eksperimen.
6. Kemampuan mengomunikasikan konsep, temuan, dan cara menerapkannya dengan jelas.
7. Simpati untuk metode pengukuran dan pendekatan hati-hati untuk akurasi eksperimental.
Kami juga menerima tujuan ini sebagaimana mestinya dan percaya bahwa program revisi yang kami usulkan harus lebih dekat untuk mencapainya daripada program kami saat ini. Dalam laporan pertama kami, kami mencatat bahwa sementara kami mengusulkan untuk mengurangi konten sebenarnya dari kursus kehormatan, ini tidak berarti mengurangi konten intelektual: siswa diharapkan untuk mendapatkan pemahaman yang jauh lebih baik tentang subjek daripada yang dilakukan banyak orang. Mengingat tujuan kursus ini, kami juga sepenuhnya setuju dengan laporan yang sangat baik Kualitas dalam Pendidikan Teknik (12) yang dihasilkan oleh Konferensi Guru Teknik pada bulan Juli 1989. Rekan-rekan teknik kami juga berpikir begitu. Tantangan yang kita hadapi, dan sebagian besar dari apa yang mereka katakan tentang pendidikan teknik tinggi, juga berlaku untuk pendidikan tinggi fisika dan sains pada umumnya.
15. Seperti dalam laporan EPC, kami membedakan antara keterampilan (manual atau intelektual), terutama keterampilan yang diperoleh melalui praktik, pengetahuan, mis. memperoleh informasi dan pemahaman (manual atau intelektual), yang meliputi kreativitas, kemampuan untuk memecahkan, menciptakan dan memungkinkan. masalah baru dan tidak diketahui. Untuk fisikawan (seperti untuk seorang insinyur), wawasan dan kreativitas adalah yang paling penting dari kualitas ini, tetapi juga yang paling sulit untuk diberikan. Ceramah yang baik adalah cara yang efektif untuk menyampaikan pengetahuan dan bisa sangat merangsang, tetapi belum tentu cara terbaik untuk menyampaikan pemahaman. Dalam mengusulkan struktur kursus baru, kami akan memberikan perhatian khusus pada cara memastikan dan menilai pemahaman.
16. Laporan EPC juga membedakan antara tipe pelajar yang berbeda: misalnya, ketika mereka mendapatkan 'ikhtisar' luas dari mata pelajaran pertama, misalnya antara mereka yang belajar dengan mudah dan mereka yang lebih memilih pendekatan berurutan sejak awal. Dalam fisika, seperti dalam teknik, perlu diingat bahwa siswa yang berbeda belajar dengan cara yang berbeda. Mereka mungkin juga memiliki tujuan yang berbeda: beberapa akan menjadi fisikawan berdedikasi yang berniat untuk mengejar karir di bidang fisika, sementara yang lain akan mengejar gelar dalam fisika dengan nilai pendidikan umum dan kemudian mengejar karir yang berbeda. Namun kedua kelompok harus memperoleh kemampuan berpikir logis, menggunakan teknik pemodelan matematika, dan berkomunikasi secara efektif baik lisan maupun tulisan. Keterampilan inilah yang membuat lulusan fisika sangat berguna di berbagai bidang. Tentu saja, kita tidak dapat mengharapkan setiap siswa untuk sepenuhnya menguasai kemampuan kreatif yang relatif kompleks yang menjadi ciri fisikawan profesional yang baik, tetapi kita harus memberi setiap siswa kesempatan untuk mempelajari teknik fisika yang lebih penting secara memadai. isi
Waktu yang tersedia
17. Berapa banyak waktu yang kita miliki untuk pelatihan dalam tiga tahun? Hari ini, kursus fisika kehormatan yang khas mencakup sesuatu seperti kuliah, praktikum (termasuk pekerjaan proyek), dan instruksi lainnya (termasuk tutorial, latihan berbasis masalah, dll.).
Jam per minggu: Laboratorium kuliah, dll. Pelatihan lainnya
Tahun pertama: 10 5 3
Tahun kedua: 10 8 2
Tahun ketiga: 8 12 1
(Lihat, misalnya, Chambers (13): modelnya tidak banyak berubah sejak survei itu). Pada tahun pertama, beberapa kursus fokus pada matematika dan biasanya ditawarkan oleh departemen matematika, sementara yang lain mungkin fokus pada mata pelajaran lain. Pada tahun ketiga, semua atau sebagian kursus dikhususkan untuk pilihan: setiap siswa bebas memilih opsi yang ditawarkan.
18. Meskipun jadwal ini lebih sibuk dari rata-rata kelas teknik, jadwal ini jauh lebih sibuk daripada rata-rata mahasiswa seni. Siswa fisika pasti menghabiskan sebagian besar waktu mereka untuk tugas-tugas langsung: mempelajari catatan kuliah, menulis laporan lab, mengerjakan surat, mengerjakan latihan elektronik dan komputer, dll. Mereka hampir tidak punya waktu untuk memikirkan subjek, memecahkan masalah, menulis atau membaca esai panjang, apalagi membaca teks yang direkomendasikan. Dengan kata lain, mereka sangat sibuk mempelajari informasi sehingga video tidak sempat berhenti. . Harus segera dikatakan bahwa proposal kami tidak mengurangi staf pengajar. Beban ini sangat tinggi, karena kuliah formal yang indah diharapkan dapat dikompensasikan dalam kontak tetap mereka yang terlibat dalam kelompok-kelompok kecil.
Daftar topik yang disarankan
19. Dalam Lampiran 2, kami menawarkan program kursus singkat fisika dengan pujian. Harus segera ditekankan bahwa daftar ini tidak berpura-pura sebagai ilustrasi.Meskipun komponen ini terdaftar untuk kenyamanan di bawah judul "tradisional" dalam Lampiran 2, mereka juga dapat diurutkan dalam beberapa cara lain dan, misalnya, dalam Lampiran 3 mereka ditampilkan secara skematis salah satu varian razvninnya yang diulas, yang berbeda dari kulit kayu tradisional. bisa menjadi ALTERNATIF wasiat. Само сабой зразумела, што незалежна ад мадэлі адукацыі, яна павінна ўключаць новыя і стымулюючыя матэрыялы для студэнтаў на працягу трох гадоў, калі яны хочуць захаваць сваю цікавасць.
20. У дадатку 2 мы Клюліі некаторых хтоў В прыветствует Час ачышчаны на товеннае а, нто могне Дэпараты можна кантрольныя прадуменыя галоўныя пры праграме ХХ (бо гэта ўжо зроблена многімі факультэтамі) і не браць на сябе тымнага шмат. У прыватнасці, яны павінны ацаніць матэматычныя здольнасці студэнтаў і распрацаваць свае курсы такім чынам, каб яны паспявалі выкладаць неабходную матэматыку перад тым, як выкарыстоўваць яе на лекцыях па фізіцы. Прывабным варыянтам з'яўляецца чытанне некалькіх лекцый па фізіцы ў першым семестры падчас выкладання матэматыкі ў нематэматычным «аглядным» курсе, мэта якога - даць агляд прадмета ў цэлым і таго, як яго часткі спалучаюцца адзін з адным. разам Гэта, вядома, дапамагло б многім студэнтам лепш ацаніць сувязь прадмета, а затым дазволіць ім лягчэй убачыць сувязь паміж адным курсам лекцый і іншым.
21. Нядзіўна, што праграма ў Дадатку 2 моцна адрозніваецца ад "базавага" шматгадовага элемента. Ключавая розніца ў тым, што ў большасці сучасных курсаў студэнты таксама выбіраюць некалькі варыянтаў, часта ахопліваючы ўвесь трэці год, але мы лічым, што матэрыял у Дадатку 2 Гэта зойме больш часу, чым трохгадовы курс участком его агігения, некаторыя з якіх мы паспрабавалі ўдакладніць. Калі ў вас ёсць пакой, гэта добры спосаб зрабіць гэта.
22. Сёння мы дакладна часта праходзім праз масу аблегры ў фізіцы. У выніку студэнты могуць, напрыклад, правільна адлюстраваць функцыі размеркавання Бозэ-Эйнштэйна і Фермі-Дзірака з дапамогай вялікага кананічнага ансамбля, але яны не могуць накідаць функцыю BE або растлумачыць, чаму яна адрозніваецца. классическая функция расположение, або чаму розніца часам незаметная. Опять же, яны могуць прыняць праз рашэнні ўраўненні Шродингера для атама ходрогина, але не могуць вырабляць, печаму выбар каардынуе не ўтварае арыентацыю п-состояния, або хачу, каб накінуць яе. хвалевая функцыя р-стану. Іншымі словамі, яны, як папугаі, вельмі мала вывучалі алгебру, але вельмі мала папугаяў. Гэта не адукацыя. Нарэшце, так не павінна быць заўсёды: учащимся яшчэ трэба пазнаёміцца з сілай матэматычных інструментаў фізікі і паказаць, як імі карыстацца, але толькі пасля таго, як як матэматычныя дэталі пакідаюць месца фізічнаму зроку. . Многія падрабязныя матэматычныя высновы можна было б адкласці да магістарскага курса чацвёртага года навучання, дзе іх моц можна было б лепш выкарыстоўваць.
23. У перагледжаных курсах мы таксама маглі б аднавіць у нашых лекцыях некаторыя лекцыі, якія засталіся з папярэдніх гадоў, разам з абмеркаваннем гістарычнага развіцця прадмета і абмеркаваннем эксперыментальных дэталяў класічных эксперыментаў. Многія студэнты ведаюць, напрыклад, як з'явілася паняцце кінэтычнай энергіі або чаму Minalliken або чаму Minalliken - гэта паняцце. И болинство иих них, расположение В В бущем, сочтую всего, Сочтут такие курсы молчите более Парив en de ense.
24. За 21 месяц знаходзіцца матэрыял «Стандарт» за 2 гады часу. Многія факультэты цяпер прапануюць шырокі спектр варыянтаў, часам на першым і другім курсе, а таксама на апошнім курсе, і звычайна лічацца важнай і прывабнай часткай курса. Мы з гэтым не спрачаліся. Сапраўды, прымаючы пад увагу патрэбы студэнтаў, якія разглядаюць атрыманне ступені па фізіцы як агульную адукацыю, спектр прапанаваных варыянтаў можна было б пашырыць, уключыўшы, напрыклад, моўныя курсы і курсы па экалагічных, сацыяльных і этычных пытаннях, якія ўзнікаюць у сувязі з гэтым. з развіццём і развіццём. прымяненне фіз. Але мы лічым, што большасць пераваг сістэмы адбору захаваецца, нават калі кожны студэнт можа выбраць толькі два варыянты, і калі звычайны матэрыял трэба выкладаць належным чынам, застаецца вельмі мала месца для большага. З іншага боку, частка матэрыялу, які выкладаецца ў цяперашні час на факультатывах, цалкам магла б быць уключана ў выкладанне асноўнага матэрыялу ў якасці ілюстрацыйнага прымянення гэтага матэрыялу, і гэта зрабіла б асноўныя курсы больш разнастайнымі і цікавымі.
25. Аднак, калі аддзелы палічаць, што для варыянтаў неабходна больш месцаў, гэта можна стварыць адным з двух спосабаў: цалкам ігнаруючы некаторыя з асноўных тэм (ці, магчыма, перамяшчаючы іх у адзін з варыянтаў), або паўтарыўшы іх цалкам часта. працэс цытавання вынікаў, а не іх выкраплення. Аднак вы не можаце зайсці занадта далёка ні на адным з гэтых крокаў. Матэрыял, указаны ў Дадатку 2, уяўляе сабой абсалютны мінімум таго, што мы хацелі бачыць у адным курсе фізікі з адзнакай, і мы не хацелі выключаць якую-небудзь значную яго частку. І працэс цытавання вынікаў відавочна не даходзіць да таго, што ні ў чым не даецца належная матэматычная выснова, як мы ўжо падкрэслівалі ў пункце 22.
26. Гэтыя заўвагі адносяцца да курсаў з дадатковым прадметам («Фізіка...») і да камбінаваных дысцыплін («Фізіка і...»). Прапанаваныя варыянты зноў-такі павінны ўлічваць патрэбы студэнтаў, чый курс з'яўляецца прафесійным, а не агульнаадукацыйным.
27. Наша задача не прапанаваць падручнікі, але мы адзначаем, што курс, які мы прапануем, прызначаны для студэнтаў з меншай фізічнай і матэматычнай падрыхтоўкай, чым у мінулым, мае некаторае падабенства з амерыканскімі курсамі. Действительно, некоторые факультеты физики Великобритании недавно начали использовать тот или иной великий американский учебник «все по физике» в качестве рекомендуемого вводного текста для своих курсов. Они имеют очевидную привлекательность, но у них есть и недостатки: мы отмечаем, что некоторые учителя в Соединенных Штатах резко критиковали обычную предсказуемость этих текстов (14,15).
28. Так много еще лекций для формальных курсов. Но есть опасность, что если мы ограничимся этим, студенты упустят то интересное, что может произойти сейчас. Мы склонны считать, что все читают New Scientist или Physics World, а некоторые и читают, но многие из них никогда не слышали о фоновом излучении 3K, например, или пропавших солнечных нейтрино, или квазикристаллах, и многие из них знают очень мало о высокотемпературной сверхпроводимости., или о новом определении ома, или кратковременном возбуждении над холодным синтезом. В дополнение к формальным лекциям мы время от времени предлагаем серию лекций на темы, представляющие общий интерес, чтобы студенты были в курсе того, что происходит во внешнем мире, а также чтобы рассказать что-то об исследовательской деятельности кафедры . . Департаменты могут захотеть или не захотеть проверять студентов на этих конференциях; даже если нет, ожидается, что студенты придут к ним из интереса.
Лабораторная работа
29. Мы понимаем, что повышенный акцент на практической работе на выпускных экзаменах в школе и в национальной учебной программе должен дать нашим поступающим студентам больше практических навыков, что очень приветствуется. Однако мы считаем, что время, затрачиваемое на лабораторную работу, сокращать не следует. Работа со сложностями реального мира в лаборатории — важная часть образования физика, и она требует такого мышления, которому нужно время для обучения. Экспериментальные навыки важны для практикующего физика и ценятся работодателями. Работа над проектом, в частности, дает учащемуся бесценный опыт изучения физики в действии и обычно очень увлекательна. Мы понимаем, что проекты требуют времени сотрудников; тем не менее, мы рекомендуем включать некоторую проектную работу во все три года, а крупный проект — в третий год. По возможности это должно быть настоящее расследование, ответ на которое заранее неизвестен. На первом и втором курсах это было бы нецелесообразно, но многие преимущества проектной работы можно сохранить, даже если каждый год используется один и тот же список тем проекта, если проблемы являются новыми для учащихся. Работа над проектом также может служить очень полезным инструментом для развития навыков устного и письменного общения.
30. Обычные работы лабораторных экспериментов первого и второго года обучения должны быть сознательно разработаны для развития определенного набора навыков (16). Учащиеся должны ознакомиться с различными экспериментальными методами, включая методы обработки данных и анализа ошибок, и поощряться к развитию критической осведомленности, то есть способности эффективно защищаться от систематических ошибок и опираться на набор экспериментальных данных. вся информация, которая у него есть. Одной из целей лабораторной работы должна быть подготовка студентов к большим экспериментальным проектам последнего года обучения. Студенты с сильной склонностью к теоретической физике и способностью к этому должны иметь возможность выбрать теоретический проект на последнем курсе, но они не должны иметь возможности отказаться от лабораторной работы в предыдущие годы: теоретическая также обязательна. . каким-либо образом оценить дыры экспериментальной работы, оценить достоверность экспериментальных результатов.
Электроника и информатика
31. Сегодня на всех факультетах преподают электронику и информатику не только потому, что и то, и другое является важным инструментом для физика, но и потому, что многие из наших выпускников становятся инженерами-электронщиками или учеными-компьютерщиками. Большинство факультетов сталкиваются с некоторыми трудностями в таком обучении, потому что некоторые поступающие студенты ничего не знают ни об электронике, ни об информационных технологиях, некоторые знают много о том или другом, а некоторые знают много об обоих. Чтобы решить эту проблему, многие факультеты делят класс на начинающих и других или используют какой-то подход к обучению в самостоятельном темпе. Таким образом, весь класс может быть доведен до базового уровня компетентности за относительно короткое время, совмещая лекции и лабораторную работу. Кроме того, было бы нецелесообразно уделять этим предметам слишком много времени в рамках одного курса физики с отличием, и мы предлагаем интегрировать их преподавание с преподаванием физики: листы задач могут содержать задачи, связанные с некоторыми вычислениями и лабораторными работами. Они могут включать эксперименты, связанные с проектированием и созданием электроники. Для тех, кто хочет пойти дальше в рамках одного курса с отличием, могут быть доступны варианты третьего года.
Другое обучение
32. Если стиль и содержание лекций будут изменены предложенными нами способами, мы полагаем, что в результате студенты значительно лучше поймут предмет. Но они должны играть активную, а не просто пассивную роль в процессе обучения, и наиболее эффективные способы помочь им в достижении реального понимания лежат за пределами лекционного зала, на уроках, в проблемных классах и на практических занятиях (17,18). ). Если время, затрачиваемое на лекции, несколько сократится, как мы полагаем, так и должно быть, то часть высвобожденного времени должна быть потрачена на эти альтернативные методы преподавания и обучения, чтобы попытаться достичь нашей цели — добиться более глубокого понимания. We believe that the load on the students should not exceed a total of 20 hours per week of lectures, laboratories and other teaching, if they are to have time to read, to digest what they are being taught, and occasionally to relax. Even so, we recognise that the teaching load on the staff will if anything be increased, because these other teaching methods are much more labour-intensive than lectures. It is therefore essential to use the time spent on them as effectively as possible. It will not be spent effectively if departments have not thought out clearly and in some detail what they hope to achieve by this other teaching, and how they hope to achieve it. Departments should recognise that staff will need some training in order to achieve these ends.
33. It is in small-group tutorials, perhaps, that most of us think we really impart understanding rather than merely information. But how successful are we, in fact? In the 1970s, the Nuffield Foundation sponsored a project called the Higher Education Learning Project (Physics), whose findings were published in 1977 in a series of four books, one on individual study, one on practical work, one on students' reactions to their courses, and one on tutorials. All four are still well worth reading, but the last in particular(17) paints a very sobering picture of what really happens in tutorials. Unless they are carefully thought about beforehand and expertly conducted, they only too easily degenerate into a monologue by the tutor, or a mini-lecture. Given all the other pressures on staff time, it is not surprising that little of it is spent in preparing for tutorials, but they are an extremely labour-intensive form of teaching, and it is really rather wasteful to use them inefficiently. We suggest that there should be a departmental view on the aims of tutorials, and on how best to achieve them, which could then be used as guidelines by individual tutors, and by students too. They too should know what the aims are: the success of a tutorial depends greatly on the extent to which the students have prepared for it themselves.
34. All departments presumably issue problem sheets to their students. In some departments, the students are expected to hand in their answers to their tutor, who marks them and hands them back; in others they are dealt with in a problems class, attended by perhaps 20 or 30 students. This is less labour-intensive, but the tutor no longer has so direct a check on the performance of individual students. Perhaps the best compromise is to use the problems classes to discuss fairly routine exercises on the lecture material, and use the tutorials to discuss more conceptually demanding questions, but again this is a matter on which there should be a departmental view.
35. In skill sessions, as originally devised(18), a group of first-year students tackle, collectively, questions designed to train them in various skills such as making order- of-magnitude estimates, making appropriate approximations in calculations, interpreting graphs and so on. The same approach might be used to give second-year and third-year students experience in tackling “real” physics questions: not the rather artificial questions usually encountered in problem sheets and in examinations, but questions of the kind that practising physicists are constantly having to answer. Many departments include in their examinations a general problems paper, containing questions of this sort, and Thompson(19) has published a collection of such questions, with the appropriate title “Thinking like a Physicist”. Problems papers test understanding and problem-solving ability rather directly, and students usually do rather badly on them, even if they have done well on their other papers. Tutors often spend some of their time in tutorials discussing problems paper questions, in an attempt to show students how to get to grips with them, but skill sessions could do the same thing in a more organised way. By getting groups of five or six students to tackle the questions together, and then compare their findings with those of other groups, skill sessions would give practice in collaboration and communication, as well as providing one of the most direct routes to the encouragement of understanding, and the kind of technical competence that a practising physicist needs.
36. Taken together, tutorials, problems classes and skill sessions should enable us to fulfil many of our aims, if they are properly used in a carefully planned way. Communication skills, for example, can be developed by asking students to write essays and prepare talks for their tutorial groups, and this of course already happens, but often in a rather sporadic fashion. How many essays and talks should each student be asked to prepare? And on what kind of topics – large themes like the expansion of the universe, or a history of the concept of energy, or more manageable topics such as, for example, a critical comparison of the treatment of subject X in textbooks A, B and C, or the use of vector notation? Should tutorials be used to discuss problem sheets, or questions from general problem papers, or should those be left to problems classes and skill Sessions? What other ways can be found of encouraging understanding rather than rote learning? Again, the students of the future will have learnt their physics at school in a much more active, participatory way than in the past, involving more self-directed learning: how can we best build on the enthusiasm this has generated? We need to strengthen links with local schools, to find Out about the new teaching methods used there to motivate students, and to learn from them. For example, should we make more use of learning assignments? The department should have a view on all these matters, and should in particular offer clear guidance to tutors on how best to use tutorial time.
37 It is not always easy to find the best answers to all these questions, and we suggest that the Education Group of the IOP might usefully organise a series of occasional seminars at which representatives from different departments could compare notes and exchange ideas on new ways of teaching.
Assessment
38. Ultimately, the effectiveness of any course is determined largely by the way the students are assessed at the end of it. If their examinations permit them to gain high marks simply by memorising a set of lecture notes and reproducing the right bits, without actually understanding anything, we shall have been wasting our time and theirs. It has to be said that some examinations do still have something of that quality, particularly those on the more advanced optional courses. Some years ago, Thompson(20) carried out a survey of assessment practices in 47 UK physics departments, and for nine of those departments he analysed the questions (or parts of questions) set in Finals papers into six types. Very roughly, these were (a) descriptive and bookwork parts, (b) familiar problems, (c) unfamiliar problems within a familiar context, (d) what might be called “general problem paper questions”, (e) questions involving critical evaluation, eg of theories or techniques, and (f) essays on general topics. He pointed out that departments seldom have any conscious policy on the kinds of question they set, and he found that his sample of nine departments showed a remarkable range of variation in the proportions of questions of these six different types.
39. Just as departments need to think about what they are aiming to achieve in their tutorials, so they need to think about what they are aiming to achieve in their examinations, and structure them accordingly. If we expect students in future to read around the subject more than they do now, for example, we can encourage this by setting questions which they should be able to answer from their reading. More importantly, if we are to achieve our aim of deepening the students' understanding, the examinations need to contain more questions of Thompson's types (c), (d) and (e), and fewer bookwork questions. In a few departments, students are allowed to bring their notes into the examination, which makes it virtually impossible to set questions of the traditional “bookwork plus problem” type; but this can make it difficult for the weaker candidates to gain any marks. More often, departments provide a formula sheet which lists some of the basic formulae relevant to the course concerned, so that students do not feel they have to memorise everything in their notes parrot-fashion, and this may be a better solution. The papers need to be structured so that the ablest candidates are stretched, while at the same time their weaker brethren are not totally crushed. But even for the weaker candidates, the papers should seek to probe understanding as well as factual recall; otherwise we shall have reduced the factual content of our courses under false pretences. The role of external examiners is crucial here: it is their responsibility to ensure that our courses do indeed remain intellectually demanding, and that we are indeed educating our students, and not merely filling them with half-understood facts.
The MPhys
40. We are convinced that the changes proposed above will produce better Honours Physics courses, and graduates better fitted for the world of work. Equally, however, we are convinced that these reduced-content Honours courses will need to be followed for some students by a further one-year MPhys course, for at least four reasons:
(a) as a result of the reduction in content and in specialisation of the BSc course, students who wish to embark on PhD courses in most areas of physics, or who wish to work as professional physicists on advanced projects, will first need to cover additional material;
(b) at the same time, they will also need to develop further their problem-solving abilities and other skills, to the level required of a high-grade professional physicist, and this will often call for more sophisticated mathematical techniques than are used in the BSc course;
(c) nationally, there will in future be an increasing need for highly qualified manpower, particularly in subjects such as physics which to a large extent underpin economic growth; and lastly
(d) comparability with European qualifications will become increasingly important after 1992.
41. Connerade(21) has given a perceptive analysis of European Higher Education systems, and of the impact of the single market. While the UK scores highly in terms of the quality of HE provision in science and engineering, other countries show greater recognition, on the part of industry and society, of the importance of HE in these subjects. Moreover, first degree courses in other countries typically last four or five years, and the level reached is correspondingly higher than in the UK, particularly in the more mathematical parts of the subject and in the thorough treatment of fundamentals. The increasing mobility of students throughout Europe is making these differences more manifest, particularly in subjects such as physics, with its strong international dimension. We must expect the single market to lead to a rough comparability, at least, between the capabilities of graduates from different countries, and our young people will certainly expect their HE courses to lead to qualifications comparable to those elsewhere in Europe. This cannot be achieved on the basis of a three-year degree.
42. The PhD is regarded throughout the world as a token of the achievement of full professional research standing, and PhDs are highly sought after by industry. In this country, a recent survey(22) showed that the entire current output of PhDs falls significantly short of industry's estimate of its needs, and there is strong competition for them from the USA. At present, our students are expected to reach PhD level only six years after leaving school, but only exceptionally gifted students will be able to do this in future, if the level of our PhD is to remain comparable with that elsewhere. In all other countries, physics students typically embark on their research training at least two years later than in the UK, for example after the DEA in France, the Diplom in Germany or the Laurea in Italy. The MPhys will be essential if we are to provide a comparable broad base of knowledge and understanding on which to build PhD work.
43. The MPhys needs to cover those topics which traditionally appear in the syllabus but which have been omitted from the list in Annex 2, including a deeper discussion of mathematical techniques and of fundamental physics and its applications. The course needs to take students to the frontiers of knowledge in a few areas at least, and to give them some experience of real research through an extended project. Students who have been through such a course will have reached a level comparable to that of a German Diplom, and they will be well equipped to join research and development teams in industry or in Government research laboratories, or to go on to a PhD. Not all students will want or need such a course, and indeed there will be some PhD projects for which it may not be needed. As a rough estimate, we might expect that between 30% and 40% of Honours Physics graduates would go on to take an MPhys, or one of the more specialised courses which already exist and which lead to an MSc.
44. Some MPhys courses might include an introduction to the commercial and managerial aspects of the work of physicists in industry. Good physics graduates are well placed to play a leading part in the multidisciplinary teams increasingly found in industry, but they would be better equipped to do this if they had learnt something about management first. This kind of training is commonly included in MEng courses, and the greater breadth and flexibility of physics graduates should make them at least as useful in this role.
45. We would like to see the MPhys developed on a modular basis, so that it could be obtained either by one year of full-time study or through a credit-accumulation scheme. This would help to meet the increasing need for highly qualified manpower to provide the basis for economic growth in a technological society.
Conclusion
46. The present physics degree structure is unsatisfactory, and ill adapted to meet current needs. The recommendations contained in our first report (see Annex 1) provide a clear way forward. We trust that they will be found acceptable by the physics community, and that they will be generally implemented. A concerted move needs to be made by all departments towards the new degree structure, and it is proposed that the changes should be introduced for the 1993 student intake.
47. In this second and final report we have made suggestions on teaching strategies which will, we hope, be found helpful. There are doubtless other and perhaps equally good or better approaches, and we encourage others to explore them further, and to share their experiences.
1 August 1990
References
1. “Physics at 18+”, IOP Short Meetings Series, No.20, 1989.
2. “Report of the 16–19 Physics Course Working Party”, IOP, January 1990.
3. Editorial, Physics World, September 1989.
4. “First Report of the Higher Education Working Party”, IOP, May 1990 (reproduced as Annex 1 to the present report).
5. UFC letter 20/89, para. 10; report in the Independent of a speech by Sir Peter Swinnerton-Dyer, 1 August 1989.
6. “Possible Restructuring of Courses and Awards”, CNAA Consultative Paper, 8 May 1990.
7. “More Means Different”, RSA Report by Sir Christopher Ball, May 1990, paras. 4.8, 4.9.
8. “Mathematics Counts: the Cockcroft Report”, HMSO, 1982, paras.566–577.
9. Gareth Jones, Physics World, February 1990, p.16.
10. Times Higher Education Supplement, 4 May 1990.
11. Physics World, June 1990, p.6; report in the Independent, 7 July 1990.
12. “Quality in Engineering Education”, Engineering Professors' Conference Occasional Paper No.1, July 1989.
13. RG Chambers, “A Survey of Laboratory Teaching”, Bulletin IPPS, April 1964, pp.77–84.
14. AP French, AmJPhys 56, 110, 1988.
15. JS Rigden, Physics Education 23, 197, 1988.
16. RG Chambers, “Laboratory Teaching in the UK”, in New Trends in Physics Teaching, Vol.2, UNESCO, 1972.
17. PJ Black et al, Small Group Teaching in Undergraduate Science, Heinemann, 1977.
18. PJ Black et al, Physics Education 9, 18–20, 1974; see also ref.(17), pp.137–158.
19. N Thompson, Thinking like a Physicist, Adam Hilger, 1987.
20. N Thompson, “The Assessment of Candidates for Degrees in Physics”, Studies in Higher Education 4, 169–180, 1979. (Phys Bull, Sept 1977, p.420 has a brief summary of part of this paper).
21. JP Connerade, Physics World, April 1990, p.29.
22. Brian Davies and Gareth Roberts, Physics World, January 1989, p.39.
Annex 1
IOP/SCPP/CHPP Higher Education Working Party
First Report
Introduction
1. This joint working party, which includes representatives from the universities, the polytechnics, the schools and industry, was set up in November 1989 by the Institute of Physics, the Standing Conference of Physics Professors and the Committee of Heads of Physics in Polytechnics, to consider the future pattern of degree courses in Physics. It was felt by all three parent bodies that such a review
Comments
Post a Comment