Розгляд впливу використання діаграми вільного тіла при розв’язуванні задач з механіки на покращення показників успішності з фізики студентів інженерних спеціальностей окремого державного університету в Руанді

Анотація

Історія питання. Студенти інженерних спеціальностей часто стикаються з труднощами в процесі розв’язування задач з фізики, особливо з механіки, тоді як вивчення механіки допомагає студентам прогнозувати рух і силові впливи, що сприяє виконанню творчих завдань з інженерного проектування. Розв’язування задач з механіки передбачає використання діаграм вільного тіла, візуальних засобів, які ідентифікують об’єкти та сили, визначають відповідні підходи та зменшують обсяг інформації. Техніка діаграми вільного тіла має ключове значення в контексті розуміння принципів механіки, оскільки допомагає розрізняти причину і наслідок, а також зосередитися на практичному застосуванні механічних концепцій.

Мета дослідження. Мета цього дослідження полягала у вивченні впливу використання діаграм  вільного тіла на показники успішності з фізики студентів інженерних спеціальностей окремого державного університету в Руанді, підкреслюючи роль теорії когнітивного навантаження та конструктивістської теорії навчання щодо поліпшення здатності застосовувати набуті знання і вміння до розв’язування задач та розуміння концепцій механіки.

Матеріали та методи. До участі в дослідженні було цілеспрямовано залучено вибірку із 68 студентів. Перед початком інтервенції студенти інженерних спеціальностей пройшли попередній тест з метою оцінки їхньої здатності використовувати діаграми вільного тіла при розв’язуванні задач з механіки. Експериментальна група проходила чотиритижневий курс інтервенції, під час якого їх вчили креслити діаграми вільного тіла, визначати зовнішні сили та знаходити силові компоненти. Збір даних здійснено за допомогою тестів досягнень та проаналізовано із застосуванням програмного забезпечення Microsoft Excel та IBM SPSS Statistics 25.

Результати. За результатами дослідження встановлено, що включення діаграм вільного тіла до розв’язування задач з механіки сприяло суттєвому (p < 0,001) покращенню показників успішності студентів інженерних спеціальностей з фізики.

Висновки. Дослідження рекомендує включати використання діаграм вільного тіла до навчальної програми з фізики задля підвищення розуміння студентами базових тем, відпрацювання навичок розв’язування задач і надання додаткової підтримки студентам, які мають труднощі з навчанням. Проведення подальших досліджень слід спрямувати на з’ясування впливу зазначеного підходу на інші галузі фізики.