Quantitative Assessment of the Complexity of the Electric and Magnetic Fields Study in Various Physics Textbooks
Abstract and keywords
Abstract (English):
Improvement of textbooks and manuals assumes the creation and development of quantitative estimation methods of didactic characteristics of these or those learning material elements. Not small interest is represented by the determination problem of didactic complexity of the educational texts on electrodynamics connected with introduction of the concepts "electric field" and "magnetic field". The research aim is to develop an objective method of quantitative complexity assessment of the physics course issues and the use of this method to determine the complexity of the study of electric and magnetic fields in various textbooks on physics for schools and universities. At this the educational text is considered as a set of sentences, each of which carries a certain idea and consists of “ordinary” words and scientific terms. It is supposed that the sentence complexity is the sum of the complexity of understanding each words (terms). The term complexity can be characterized by the folding coefficient which equal to the number of words in the corresponding concept explanation. To find the text complexity it is necessary to multiply the folding coefficient by the average quantity of words in the sentence. We applied the special computer program which analyzed the file and counted number of the each term uses and summarized their complexities. Thus it addressed to the dictionary-thesaurus, — special file containing a list of terms and folding coefficients corresponding to them. To assess the complexity of the formulas included in the educational text, they are replaced by verbal descriptions, and the resulting file is also analyzed using the computer program. Results of the content analysis of seven paragraphs from various physics textbooks for school and higher education institution are presented in article. They allow us to claim that the developed methodology of the folding coefficient assessment for educational information and complexity of the text is effective and gives the correct results.

Keywords:
didactics, concept, training, complexity, knowledge folding, educational text, textbook, physics, electrodynamics.
Text

Введение
Дальнейшее совершенствование методики преподавания физики, создание новых учебников и учебных пособий требуют разработки объективных методов определения дидактических характеристик различных элементов учебного материала, учебных текстов и их фрагментов. В этой связи определенный интерес представляет собой проблема оценивания дидактической сложности изучения отдельных аспектов электродинамики, в частности, введения понятий электрического и магнитного полей, а также их характеристик. Это позволит ответить на вопросы типа: Во сколько раз сложность текста Т1 (или методики М1) выше сложности текста Т2 (методики М2)? Актуальность проблемы оценки сложности учебных текстов (далее — УТ) обусловлена тем, что: 1) реализация принципа «от простого к сложному» требует изучения вопросов в порядке возрастания их сложности; 2) сложность учебного материала должна соответствовать способностям ученика; 3) сложность (информативность) учебного материала может рассматриваться как характеристика интеллектуального уровня школьника, способного его усвоить. Усложнение изучаемых вопросов определяется учебным стандартом и учебниками; оно связано с закономерностями интеллектуального развития школьника и является некоторым инвариантом для всех общеобразовательных школ. Цель исследования состоит в: 1) разработке объективного метода количественной оценки сложности различных вопросов курса физики; 2) применении данного метода для определения сложности изучения электрического и магнитного полей в различных учебных пособиях по физике для школы и вуза. Его гипотеза заключается в следующем: если в качестве показателя сложности УТ взять произведение коэффициента свернутости информации на среднюю длину предложения (математического высказывания), то это позволит правильно оценить его дидактическую сложность. Настоящая работа опирается на идеи Е.С. Таршиса [9], В.И. Шалака [11], M.D. White, E.E. Marsh [14] (методология контент-анализа), В.П. Беспалько [1], Я.А. Микка [3] (теория учебника), В.И. Загвязинского, М.П. Карпенко (теория обучения), Г.А. Балла, А.В. Гидлевского (сложность учебной задачи), Н. Кузанского, А.И. Уемова, С.И. Шапиро [12] (свертывание и развертывание знаний и операций), Б.Е. Железовского, Ф.А. Белова, А.М. Сохора (сложность и информационная емкость УТ), B. Davis, D. Sumara [13] (сложность в дидактике), Н.К. Криони, А.Д. Никина, И.В. Оборневой, А.В. Филлиповой (автоматизированная оценка сложности текстов). Также применялись системный анализ и методология мягких систем. В основе используемого метода лежат следующие рассуждения. Человек мыслит концептами, формулируя свою мысль в виде предложений, состоящих из слов (научных терминов). Поэтому информативность текста следует измерять не в битах, а в словах.

References

1. Bespal'ko V.P. Teoriya uchebnika: didakticheskiy aspekt [Tekst] / V.P. Bespal'ko. — M.: Pedagogika, 1988. — 160 s.

2. Bordovskiy G.A. Obschaya fizika: kurs lekciy s komp'yuternoy podderzhkoy [Tekst]: Ucheb. posobie dlya studentov vyssh. ucheb. zavedeniy / G.A. Bordovskiy, E.V. Bursian; V 2 t. — M.: Vlados-Press, 2001. — T. 1. — 240 s.

3. Mikk Ya.A. Optimizaciya slozhnosti uchebnogo teksta: v pomosch' avtoram i redaktoram [Tekst] / Ya.A. Mikk. — M.: Prosveschenie, 1981. — 119 s.

4. Myakishev G.Ya. Fizika [Tekst]: uchebnik dlya 10 kl. obscheobrazovat. uchrezhdeniy: bazovyy i profil. urovni / G.Ya. Myakishev, B.B. Buhovcev, N.N. Sotskiy. — M.: Prosveschenie, 2004. — 336 s.

5. Myakishev G.Ya. Fizika [Tekst]: uchebnik dlya 11 kl. obscheobrazovat. uchrezhdeniy / G.Ya. Myakishev, B.B. Buhovcev. — M.: Prosveschenie, 2004. — 336 s.

6. Peryshkin A.V. Fizika. 8 klass [Tekst]: uchebnik dlya obscheobrazovat. uchrezhdeniy / A.V. Peryshkin. — M.: Drofa, 2002. — 192 s.

7. Peryshkin A.V. Fizika. 9 klass [Tekst]: uchebnik dlya obscheobrazovat. uchrezhdeniy / A.V. Peryshkin, E.M. Gutnik. — M.: Drofa, 2003. — 256 s.

8. Pinskiy A.A. Fizika [Tekst]: uchebnik / A.A. Pinskiy, G.Yu. Grakovskiy. — M.: Forum-INFRA, 2008. — 560 s.

9. Tarshis E.S. Kontent-analiz: principy metodologii. (Postroenie teoreticheskoy bazy. Ontologiya, analitika i fenomenologiya teksta. Programmy issledovaniya.) [Tekst] / E.S. Tarshis. — M.: LIBROKOM, 2013. — 176 s.

10. Trofimova T.I. Kurs fiziki [Tekst]: ucheb. posobie dlya vuzov / T.I. Trofimova. — M.: Vyssh. shk., 2003. — 542 s.

11. Shalak V.I. Sovremennyy kontent-analiz. Prilozheniya v oblasti: politologii, psihologii, sociologii, kul'turologii, ekonomiki, reklamy [Tekst] / V.I. Shalak. — M.: Omega-L, 2004. — 272 s.

12. Shapiro S.I. Ot algoritmov k suzhdeniyam (Eksperimenty po obucheniyu elementam matematicheskogo myshleniya) [Tekst] / S.I. Shapiro. — M.: Sovetskoe radio, 1973. — 288 s.

13. Davis B., Sumara D. Complexity and Education: Inquiries Into Learning, Teaching, and Research. Mahwah, New Jersey, London, 2006. 201 p.

14. White M.D., Marsh E.E. Content analysis: A flexible methodology // Library trends. Vol. 55, № 1, 2006. Pp. 22–45. URL: http://muse.jhu.edu

Login or Create
* Forgot password?