Содержание к диссертации
Введение
1. ПСИХОЛОГО-ПЕДАГОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ РАЗВИТИЯ КРИТИЧНОСТИ МЫШЛЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ ФИЗИКЕ 13
1.1. Понятие критичности мышления и его роль в умственном развитии учащихся 14
1.1.1. Понятие критичности мышления 14
1.1.2. Критичность мышления в структуре умственного развития учащихся 27
1.1.3. Условия развития критичности мышления 34
1.1.4. Критерии оценки уровня развития критичности мышления 48
1.2. Развитие критичности мышления в истории физики 53
1.3. Развитие критичности мышления при обучении физике как элемент
реализации дидактического принципа научности 75
2. МЕТОДИКА РАЗВИТИЯ КРИТИЧНОСТИ МЫШЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ ФОРМИРОВАНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИСТЕМЫ ЗНАНИЙ О ГРАНИЦАХ ПРИМЕНИМОСТИ ФИЗИЧЕСКИХ ЗАКОНОВ И ТЕОРИЙ 91
2.1. Модель развития критичности мышления учащихся в процессе формирования представлений о границах применимости физических законов и теорий 92
2.2. Цели и условия развития критичности мышления учащихся при изучении границ применимости физических законов и теорий 95
2.3. Конструирование содержания познавательной деятельности учащихся, направленной на развитие критичности их мышления при изучении границ применимости физических теорий 101
2.3.1. Механика 101
2.3.2. Электродинамика 113
2.3.3. Оптика 121
2.3.4. Термодинамика. Молекулярно-кинетическая теория .126
2.3.5. Релятивистская и квантовая теории 131
2.4. Развитие критичности мышления при обучении решению физических задач 138
2.5. Развитие критичности мышления учащихся в конфликтных ситуациях на уроках физики 155
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА МЕТОДИКИ РАЗВИТИЯ КРИТИЧНОСТИ МЫШЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ ИЗУЧЕНИЯ ГРАНИЦ ПРИМЕНИМОСТИ ФИЗИЧЕСКИХ ЗАКОНОВ И ТЕОРИЙ 168
3.1. Организация и краткое содержание педагогического эксперимента 168
3.2. Итоги педагогического эксперимента 184
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 195
БИБЛИОГРАФИЯ 200
ПРИЛОЖЕНИЯ 218
- Понятие критичности мышления и его роль в умственном развитии учащихся
- Модель развития критичности мышления учащихся в процессе формирования представлений о границах применимости физических законов и теорий
- Организация и краткое содержание педагогического эксперимента
Введение к работе
Актуальность исследования.
Направленность культуротворческой концепции образования на формирование культуры жизненного самопределения учащихся немыслимо реализовать без развития критичности. Критичности не только как свойства мышления необходимого для профессионального самоопределения, но и как качества личности, способной к жизни в условиях социальных перемен и ситуаций неопределенности в жизни конкретного человека и культуре в целом.
Частью общечеловеческой культуры, характеризующей интеллектуальный уровень общества, степень понимания основ мироздания является физика, оказывающая опосредованное влияние на общественные процессы. По мнению Л. Каданова (1994), именно физика наиболее полно демонстрирует способность человеческого разума к анализу любой непонятной ситуации, введению языка описания этой ситуации, выявлению ее фундаментальных качественных и количественных аспектов и доведению уровня понимания до возможности теоретического предсказания характера и результатов ее развития во времени.
Отыскание подходов к развитию критичности, построенному на конкретно предметных знаниях, выдвинулось в разряд важнейших задач образования. Развитие критичности при обучении физике, отражающее роль физики как «лидера естествознания», является актуальной проблемой, требующей своего решения. Это усугубляется тем, что для учителей физики нет литературы, в которой они могли прочитать о том, как развивать критичность в процессе обучения своему предмету. При этом бессистемное изучение границ применимости физических законов и теорий, входящих в содержание обучения, стихийно влияет на развитие критичности мышления учащихся.
Объект исследования - возможности процесса обучения физике в развитии критичности мышления.
Предмет исследования - процесс формирования представлений о границах применимости физических законов и теорий как средство развития критичности мышления учащихся.
Цель исследования - теоретическое обоснование возможности развития критичности мышления учащихся на уроках физики на основе формирования представлений о границах применимости физических законов и теорий и разработка методической системы изучения и использования границ применимости физических законов и теорий, направленной на развитие критичности мышления учащихся.
В соответствии с целью были определены следующие задачи исследования:
1. Изучить современные взгляды на сущность понятия критичности мышления; на проявления критичности мышления в обучении; на роль критичности мышления в умственном развитии учащихся. Вскрыть условия и стадии развития критичности мышления в обучении физике. Найти критерии оценки уровня развития критичности мышления приемлемые для обучения физике.
2. Изучить состояние вопроса о границах применимости фундаментальных теорий современной и классической физики и возможностях их методической обработки для развития критичности мышления различных категорий учащихся при обучении физике «как учебной модели науки».
3. Обосновать подходы к построению методики формирования представлений о границах применимости физических законов и теорий, направленной на развитие критичности мышления учащихся.
4. Разработать содержание комплекса формирования представлений о границах применимости физических законов и теорий, способствующего развитию критичности мышления учащихся при изучении теоретического материала и обучении решению задач.
5. Исследовать влияние разработанной методики изучения и использования границ применимости физических законов и теорий на развитие критичности мышления учащихся.
Методы исследования подбирались по требованию адекватности задачам исследования. На разных этапах исследования использованы следующие методы: теоретический анализ литературы по проблеме исследования; изучение и обобщение передового педагогического опыта; анализ организации процесса обучения физике в школе; педагогические измерения (по результатам наблюдений, анкетирования учащихся и учителей, индивидуальных и групповых опросов учащихся, зачетов, экзаменов); педагогический эксперимент со статистической обработкой его результатов.
Теоретической базой исследования явились:
- исследования в области психологии критического мышления (А. С. Байрамов, Дж. Барелл, Б. Блум, Г. А. Берулава, Э. де Боно, Л. И. Божович, Д. Н. Богоявленская, Л. С. Выготский, С. И. Векслер, И. О. Загашев, С. А. Король, Ж. Пиаже, Ю. А. Самарин, С. Л. Рубинштейн, М. А. Холодная).
- работы отечественных и зарубежных педагогов по организации процесса обучения, направленного на развитие критичности мышления учащихся (О. В. Акулова, С. Г. Вершловский, Ю. Н. Вьюнкова, В. В. Давыдов, Е. С. Заир-Бек, С. И. Заир-Бек, С. Ф. Жуйков, М. В. Кларин, В. С. Конева, К. С. Мередит, Р. Питере, Дж. Л. Стил, А. П. Тряпицына, Ч. Темпл, С. Уолтер и др.).
- работы по истории и методологии физики (Л. Больцман, Н. Бор, М. Борн, Г. А. Бордовский, В. С. Готт, П. Дирак, В. А. Извозчиков, П. Л. Капица, А. С. Кондратьев, Б. Г. Кузнецов, Б. М. Кедров, М. Лауэ, Л. И. Мандельштам, Н. Ф. Овчинников, А, А. Самарский, В. А. Фок и др.).
- работы физиков-методистов, направленные на развитие различных свойств интеллекта учащихся (А. А. Быков, С. В. Бубликов, В. А. Извозчиков, А. С. Кондратьев, 3. И. Калмыкова, И. Я. Ланина, А. В. Ляпцев, Н. С. Пурышева, В. Г. Разумовский, И. И. Соколова, Т. Н. Шамало, А. В. Усова, Ю. Д. Эпштейн и др.)
Концепция исследования состояла в разработке подходов к конструированию содержания методики изучения и использования границ применимости физических теорий и законов, направленной на развитие критичности мышления учащихся для более полной реализации личностной ориентации обучения физике.
Гипотеза исследования. Систематическое изучение и использование границ применимости физических законов и теорий на уроках изучения новых знаний и решения задач является средством развития критичности мышления как свойства интеллекта учащихся, выводя его в личностную сферу, если познавательная деятельность организована на основе объективных закономерностей развития критичности.
На защиту выносятся следующие положения.
1. На уроках физики возможно значительно повысить уровень развития следующих составляющих критичности мышления: выделять существенное в изучаемом материале, выявлять противоречия, находить ошибки, анализировать причины, порождающие эти ошибки, находить оптимальный способ решения учебных проблем, если учитель организует познавательную деятельность учащихся на основе систематического изучения и использования границ применимости физических законов и теорий.
2. Критичность мышления, сформированная на изучении и использовании границ применимости физических законов и теорий позволит повысить качество обучения физике. Повышение качества заключается в развитии исследовательских навыков регулярного определения учащимися границ применимости найденных решений физических задач.
3. Методика развития критичности мышления на уроках физики будет эффективной, если она основана на субъективно значимых для учащихся ситуациях изучения объективно важного содержания, которые обеспечат:
-включение учащихся в активную познавательную деятельность на уроке, предполагающую самостоятельное получение и анализ результатов;
-диалоговую форму организации поисковой деятельности;
-получение на уроке качественно нового знания об изучаемом объекте с помощью трехфазовой модели развития критичности;
-продвижение учащихся по циклу научного творчества;
-создание и разрешение конфликтных ситуаций.
Основным критерием эффективности методики является качество знаний учащихся по физике в виде отношения числа оценок «4» и «5», полученных учащимися при проведении различных форм контроля критериально-ориентированного контроля к общему числу полученных учащимися оценок в этих формах, выраженное в процентах.
Научная новизна исследования и полученных результатов.
1. В отличие от выполненных ранее работ, связывавших развитие критичности мышления учащихся с их оценочной деятельностью и поведенческой позицией, в настоящем исследовании критичность мышления учащихся развивается внутри концепции «обучения как учебной модели науки» не только как свойство интеллекта, но и качество личности. Предложено рассматривать границы применимости физических законов и теорий как знания, которые отражают опыт становления критичности мышления ученых и являются средством развития аналогичного свойства мышления учащихся.
2. Через систему изучения и использования границ применимости физических законов и теорий найден подход к развитию критичности мышления учащихся, позволяющий повысить качество обучения физике. Это проявляется в формировании ряда характеристик, присущих критически мыслящим личностям, таких как: умение провести критический анализ изучаемого материала, учебных проблем, конструируемых на его основе; исследовательские навыки по самостоятельному и систематическому определению границ применимости изучаемых субъективно новых знаний и найденных решений задач.
3. Разработано содержание методики формирования представлений о границах применимости физических законов и теорий, позволяющее учащимся на уроках изучения новых знаний и решения физических задач овладевать следующими функциями критичности мышления: стимулирующей, интерпретационной, прогнозирующей, корректирующей, оценочно-проверочной.
Теоретическое значение результатов исследования.
1. Разработана модель развития критичности мышления учащихся при обучении физике, основанная на фазах вызова осмысления - рефлексии. Модель может составить основу технологии развития критичности мышления учащихся как при изучении новых знаний, так и обучении решению задач.
2. Предложен подход к конструированию системы знаний о границах применимости физических законов и теорий, основанный на методологических принципах физики (соответствия, суперпозиции и др.) и понятии физического стиля мышления. Подход раскрыт на изучении взаимных переходов от представлений релятивистской и квантовой физики к представлениям классической физики через границы их применимости.
3. Определены условия соответствия содержания системы знаний о границах применимости физических законов и теорий деятельности учащихся по ее усвоению, направленные на развитие критичности мышления учащихся.
4. Предложена классификация вопросов, стимулирующих развитие критического подхода к изучению явлений окружающего мира с различной степенью соответствия физических моделей объектов их реальными прототипам.
Практическое значение работы.
1 .Разработано содержание комплекса формирования представлений о границах применимости фундаментальных физических теорий, состоящего из учебных материалов уроков изучения новых знаний и уроков решения задач, направленных на развитие критичности мышления учащихся.
2. Для оценки уровня развития критичности мышления учащихся введены и апробированы следующие критерии: КОрВ - критериально -ориентированные вопросы для устных фронтальных и индивидуальных опросов, экзаменов и дифференцированных зачетов; КОрЗ критериально - ориентированные задачи; КОрТ - критериально -ориентированные тесты.
Достоверность и обоснованность результатов и выводов исследования обеспечивается разносторонним анализом проблемы; внутренней непротиворечивостью полученных результатов и их соответствием достижениям психологии и педагогики по развитию критичности мышления; использованием разнообразных методов исследования, адекватных поставленным задачам; репрезентативностью и положительными результатами педагогического эксперимента, проводившегося в течение 1997-2001 учебных годов с участием 1293 учащихся и 25 учителей.
Апробация результатов исследования.
Практические результаты исследования - содержание методики изучения и использования границ применимости физических законов и теорий, направленное на развитие критичности мышления учащихся, апробировано в процессе проведения педагогического эксперимента, а также в практической работе автора как в средней школе, так и при прохождении ассистентской и доцентской практики в РГПУ им. А. И. Герцена.
Теоретические результаты проверены в ходе обсуждения публикаций автора по теме исследования на аспирантских семинарах кафедры методики обучения физике РГПУ им. А. И Герцена, а также при обсуждении выступлений автора на следующих конференциях. «Герценовские чтения»: Научная конференция (СПб., 1998 - 2001);
«Физическое образование в школе и вузе»: Научно - практическая межвузовская конференция (СПб., 1997); «Физическое образование в XXI веке»: Съезд российских физиков-преподавателей (М., 2000); IV «Царскосельские чтения»: Научно-теоретическая межвузовская конференция (СПб., 2000); «ФССО - 99»: Международная конференция (СПб., 1999).
Результаты исследования внедрены в практику.
-работы по повышению квалификации учителей физики в Ленинградском областном институте развития образования, в практику работы методического объединения учителей физики Пушкинского района г. С.-Петербурга;
-методической подготовки студентов старших курсов РГПУ им. А. И. Герцена, Ленинградского государственного областного педагогического университета;
-обучения физике учащихся школ №№ 344, 399, 402, 406, 530 г. С.-Петербурга.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографии и приложений с примерами конструирования содержания методики развития критичности мышления учащихся на основе изучения, контроля и использования знаний о границах применимости физических законов и теорий. Диссертация иллюстрирована таблицами, рисунками, схемами. Основной текст на 217 страницах.
Понятие критичности мышления и его роль в умственном развитии учащихся
Усложнение научных знаний о мире, осознание их вероятностного характера, сочетающееся с многоаспектными и неоднозначными общественными процессами в образовании выдвигают в разряд первоочередных педагогических и методических задач "вооружение" молодежи умениями решать сложные проблемы, критически анализировать содержание получаемых знаний, взвешивать альтернативные мнения и принимать продуманные решения на основе анализа соответствующей информации. [178, 124, 132, 62] Развитие способности мыслить критически должно проходить красной нитью через все современное образование, в том числе, и даже в первую очередь, через физическое образование в силу причин указанных выше.
Рассмотрение проблемы развития критичности мышления целесообразно начать с определения самого понятия. Это необходимо сделать, так как несмотря на то, что этой проблеме посвящено большое число психолого-педагогических исследований, единого понимания понятия критичности не выработано.
В психолого-педагогических исследованиях существуют различные представления о сущности понятия критичности. С.Л. Рубинштейн считал критичность существенным признаком зрелого ума. "Некритичный наивный ум легко принимает любое совпадение за объяснение, первое подвернувшееся решение - за окончательное". [144 С. 353] По мнению [101С. 3; 151, 159], наличие критичности проявляется особенно ярко в процессе поиска решения задач в том, что личность, обладающая критичностью, "взвешивает все доводы "за" и "против", характеризуется "умением смотреть на свои и чужие предположения как на гипотезы", подвергая их всесторонней проверке, умением отказаться от неверных предположений, начатых действий, "если обнаруживается: что эти действия не соответствуют условиям и требованиям решаемой задачи". Близкие точки зрения высказывают [9, 8, 35], акцентируя внимание на том, что личность характеризуется способностью отыскивать оригинальные альтернативные способы решения задачи, рациональные способы действия. Развитие этого подхода можно найти в [55, 91, 145], где личность характеризуется способностью соотнести ход решения задачи и полученный результат с динамикой явлений действительности, что обеспечивает "объективность субъективным идеальным результатам познания" [91 С. 111].
Наряду с ролью критичности в поиске решения задач, исследователи отмечают влияние критичности на характер усваиваемых знаний. Английский дидакт Р. Питере, считая усвоение учащимися основных понятий и представлений той или иной науки признаком достаточной степени образования, в то же время признает невозможным ограничиться только этим. По его мнению, важным является, чтобы учащиеся умели объяснить эти понятия и "либо признали их правильными, либо смогли найти в них какие-то несоответствия". [130 С. 52] Добиться этого уровня, считает он, невозможно без выработки у учащихся критичности. В связи с этим, Р. Питере рассматривает учебный процесс как определенную последовательность различных взаимопроникающих "ступеней", одной из которых является "выработка критичности мышления", выступающая как целенаправленная и систематическая работа учителя по достижению критичности мышления как одного из важных результатов образования. По мнению В. Штерна, критичность обеспечивает высшую ступень понимания в процессе познания [180]. П. П. Вахтеров обращал внимание на то, что именно в процессе познания должен воспитываться сам метод познания, благодаря которому "... получается привычка критического отношения и к нашим восприятиям, и к нашим выводам, привычка отличать достоверное от сомнительного, привычка не подчиняться слепому чужому внушению, предрассудкам, суевериям" [27 С. 532]. Знания, приобретенные таким методом, по его мнению, отличаются убежденностью, прочностью. Однако, здесь важно увидеть и другую сторону проблемы, на которую указывают А. И. Липкина и Л. А. Рыбак [101], подчеркивая, что критическое отношение к усваиваемым знаниям возможно только тогда, когда ученик уже обладает определенной суммой знаний в той или иной области науки. В противном случае необоснованная критичность может вылиться в беспредметное критиканство.
Модель развития критичности мышления учащихся в процессе формирования представлений о границах применимости физических законов и теорий
По результатам анализа физической, философской, психолого-педагогической и методической литературы, а также итогам педагогического эксперимента целесообразно предложить следующую модель развития критичности мышления учащихся в процессе формирования представлений о границах применимости физических законов и теорий - схема 2.1-1.
Логика развития критичности мышления в предложенной конкретно-методической модели соответствует общепедагогической логике процесса обучения и представляет собой движение от столкновения учащегося с сущностью изучаемого содержания образования к созданию целостной субъективно окрашенной модели содержания образования, вплоть до переконструирования целостной модели содержания образования в итоговую индивидуально присваиваемую модель. В центре логики процесса обучения находится создание целостной индивидуализированной модели содержания образования, которая осознанно "присваивается" учащимся и раскрывается в его деятельности после критического анализа изучаемого физического материала.
Модель построена с учетом проявлений индивидуальности в стиле мышления ученика при "восхождении" по стадиям развития критичности. Кроме этого, модель индивидуализирована по глубине понимания содержания учебного материала конкретными учащимися, по особенностям включения знаний о границах применимости физических законов и теорий в индивидуальный интеллектуальный опыт понимания, деятельности, общения, отношений и связей ученика с миром физических явлений и другими учащимися класса. Таким образом, модель развития критичности мышления учащихся в процессе формирования представлений о границах применимости физических законов и теорий позволяет реализовать логику процесса обучения, способствуя самоопределению личности. В идеальном результате обучения физике важно добиться, чтобы эта логика соответствовала современному стилю мышления, выработанному наукой на данном этапе ее развития. Такой подход позволяет конкретизировать концепцию А. А. Самарского и А. С. Кондратьева "обучения как учебной модели науки" посредством явного выделения научной и методико-методологической ролей целенаправленного изучения границ применимости физических законов и теорий в учебном их использовании для развития критичности мышления учащихся.
Использование в обучении знаний о границах применимости физических законов и теорий в организации познавательной деятельности учащихся помогает учителю "включать" мотив самореализации. Стратегическая линия коррекционной деятельности учителя при "включении" самореализации мотива в общем виде, согласно [105], представляет собой цепь следующих элементов: мотив самореализации - познавательные мотивы - ценностные ориентации (индивидуальные и социальные) - умения саморегуляции.
Модель развития критичности мышления учащихся в процессе формирования представлений о границах применимости физических законов и теорий
Педагогический эксперимент строился не только на том, что предлагалось вниманию учащихся, а именно - содержание комплекса изучения границ применимости физических законов и теорий, но и на том, как изучалось содержание предложенного комплекса. Качественная сторона указанной диады была реализована путем использования различных педагогических технологий: традиционной, исследовательской и дискуссионной [97, 45, 63].
Первое знакомство учащихся с границами применимости физических теорий и законов происходило в рамках традиционной технологии. По следующей структуре, опрос с целью контроля знаний; объяснение нового материала; закрепление полученных знаний; выполнение домашних заданий, позволяющее в режиме экономии учебного времени ознакомить учащихся с границами применимости физических законов и теорий. Развитие критичности мышления учащихся на основе применения знаний о границах применимости физических законов и теорий осуществлялось на основе использования исследовательских и дискуссионных технологий как наиболее активизирующих мыслительную деятельность учащихся.
Изучение границ применимости физических законов и теорий далеко не забавная деятельность для учащихся. РІнтерес к процессу их познания поддерживался как содержанием, так и способом выполнения учебной работы. Здесь использовалась следующая структура исследовательской технологии: накопление фактов - их анализ - выдвижение гипотез - предложения по постановке эксперимента - синтез экспериментальных и логических результатов - теоретические обобщения изучаемого материала.
При критическом анализе конфликтных ситуаций на уроках физики интенсивно использовалась дискуссионная технология в виде свободного обмена мнениями, конструктивного обсуждения, научного спора. Дискуссионная технология, несмотря на свою трудоемкость, наиболее интенсивно способствовала развитию самостоятельности в суждениях и критичности мышления учащихся.
Педагогический эксперимент проводился в группах, краткая характеристика которых приведена в таблице 3.1-1.
Усвоение границ применимости физических законов и теорий при изучении теоретического материала проверялось в ходе устных ответов учащихся при индивидуальном и фронтальном опросах на уроках, а также во время тематических зачетов, переводных и выпускных экзаменов. Проверка усвоения проводилась по теориям или их основным элементам и законам, изучаемым как в основной, так и полной средней школе в соответствие с программами, по которым работали учителя-экспериментаторы [126, 138, 134]. Таким теориями или их элементами являлись: механика Ньютона, элементы электродинамики, геометрическая оптика, элементы волновой и квантовой оптики, основы равновесной термодинамики, молекулярно-кинетическая теория идеальных газов, основы специальной теории относительности, элементы квантовой механики.
Вопросы (КОрВ), задаваемые учащимся носили различный характер, отвечающий схеме 1.1-3. Примером прямого типа вопросов является следующий: Каковы границы применимости закона всемирного тяготения? Примером типа вопросов, требующих размышлений учащихся является следующий, сопровождаемый демонстрацией: Стеклянная палочка, потертая о шелк, и эбонитовая палочка, потертая о мех, подвешены на вертикальных непроводящих нитях одинаковой длины. Нити подвеса прикреплены к центрам масс палочек. Почему при сближении нитей палочки не столько притягиваются, сколько поворачиваются вокруг своих центров масс?
