Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. ПСИХОЛОГО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДОЛОГИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ В ОБУЧЕНИИ, ВОСПИТАНИИ И РАЗВИТИИ ШКОЛЬНИКОВ 26
1.1. Значение и место методологических знаний в содержании образования ... 26
1.1.1. Место методологических знаний в учебном предмете 26
1.1.2. Структура комплекса методологических знаний в педагогике и теории и методике обучения физике 30
1.2. Анализ состояния проблемы формирования методологических знаний в школьной практике 38
1.2.1. Анализ содержания учебных программ по физике 38
1.2.2. Анализ содержания учебников физики для средней школы 42
1.2.3. Констатирующий этап педагогического эксперимента 55
1.3. Формирование у учащихся системных физических знаний и обобщенных учебных умений 65
1.3.1. Формирование системных предметных знаний 65
1.3.2. Формирование у учащихся обобщенных учебных умений 69
1.4. Значение методологических знаний в формировании мышления школьников 74
1.4.1. Формирование диалектического, логического и философского мышления 74
1.4.2. Формирование научного мышления и научного стиля мышления 81
1.4.3. Формирование естественнонаучного и физического мышления 83
1.5. Методологические знания как содержание и средство воспитания учащихся при обучении физике 88
1.5.1. Современная модель личности 88
1.5.2. Значение методологических знаний для осуществления гражданского воспитания 96
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМЫ МЕТОДОЛОГИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ В РАМКАХ ШКОЛЬНОГО КУРСА ФИЗИКИ 104
2.1. Психолого-педагогические аспекты конструирования системы методологических знаний 104
2.1.1. Анализ источников, факторов и источников-факторов построения содержания образования 104
2.1.2. Анализ дидактических принципов построения содержания образования 109
2.1.3. Анализ частнометодических принципов построения содержания школьного курса физики 112
2.1.4. Анализ дидактических и методических оснований построения содержания школьного курса физики 115
2.2. Система методологических знаний с точки зрения системного подхода... 120
2.2.1. Содержание понятия «методологические знания» 120
2.2.2. Уровни научного методологического знания 122
2.2.3. Обоснование системы методологических знаний 125
2.3. Подсистема знаний философского уровня методологии 132
2.3.1. Подсистема знаний о диалектическом методе 132
2.3.2. Подсистема знании методологии гносеологии 151
2.3.3. Подсистема знаний методологии логики 161
2.4. Подсистема знаний общенаучной методологии 168
2.4.1. Механистический подход 169
2.4.2. Вклад основных методологических направлений в общенаучную методологию 170
2.4.3. Системный подход 173
2.4.4. Кибернетический подход 176
2.4.5. Вероятностный подход 176
2.4.6. Синергетический подход 178
2.5. Подсистема знаний методологии физики 183
2.5.1. Идея единства физической картины мира 186
2.5.2. Идея единства прерывного и непрерывного 200
2.5.3. Идея единства сохранения и изменения 202
2.5.4. Идея единства абсолютного и относительного 203
2.5.5. Идея единства симметрии и асимметрии 204
2.5.6. Идея единства самоорганизации и самодезорганизации 206
ГЛАВА 3. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ У УЧАЩИХСЯ СИСТЕМЫ МЕТОДОЛОГИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ 212
3.1. Формы включения методологических знаний в учебно-воспитательный процесс 212
3.1.1. Включение методологических знаний через структуру и организацию учебного материала 212
3.1.2. Включение методологических знаний через поисковую деятельность учащихся 216
3.1.3. Включение методологических знаний через познавательную деятельность учащихся 218
3.1.4. Включение методологических знаний через другие виды вспомогательных знаний 220
3.2. Процесс обучения сточки зрения синергетического подхода 222
3.2.1. Общая характеристика системы «процесс обучения» 222
3.2.2. Применение к системе «процесс обучения» принципов бытия 224
3.2.3. Применение к системе «процесс обучения» принципов становления230
3.3. Методы формирования системы методологических знаний 237
3.3.1. Методы введения разных видов методологических знаний 237
3.3.2. Обобщение методологических знаний при организации их в систему 241
3.4. Контроль и диагностика сформированности системы методологических знаний 247
3.4.1. Цели обучения физике в классах разных профилей 247
3.4.2. Уровни усвоения методологических знаний при обучении физике... 249
3.4.3. Диагностика сформированности системы методологических знаний 252
ГЛАВА 4. РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДИКИ ФОРМИРОВАНИЯ У УЧАЩИХСЯ СИСТЕМЫ МЕТОДОЛОГИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ 259
4.1. Методика формирования системы методологических знаний при изучении раздела «Механика» 259
4.1.1. Возможности школьного курса физики для формирования у учащихся системы методологических знаний 259
4.1.2. Методика формирования понятий эмпирического уровня познания 261
4.1.3. Методика формирования представления о принципе единства и многообразия мира 265
4.1.4. Методика формирования блоков «суждение» и «умозаключение»... 266
4.1.5. Методика формирования знаний блоков системного, кибернетического механистического подходов 272
4.2. Методика формирования системы методологических знаний при изучении раздела «Молекулярная физика» 276
4.2.1. Методика формирования представлений о принципе детерминизма276
4.2.2. Методика формирования понятий теоретического уровня познания 282
4.3. Методика формирования системы методологических знаний при изучении раздела «Электродинамика» 290
4.3.1. Методика формирования логической формы «понятие» 290
4.3.2. Методика формирования знаний об идее единства прерывного и непрерывного 295
4.3.3. Методика формирования знаний об идее единства сохранения и изменения 298
4.3.4. Методика формирования знаний об идее единства абсолютного и относительного 300
4.4. Методика формирования системы методологических знаний при изучении раздела «Квантовая физика» 304
4.4.1. Методика формирования представлений о принципе развития 304
4.4.2. Методика формирования знаний об идее единства симметрии и асимметрии 310
4.4.3. Методика формирования знаний об идее единства самоорганизации и самодезорганизации 312
4.4.4. Методика формирования знаний об идее единства ФКМ 316
ГЛАВА 5. ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ 321
5.1. Организация и методика проведения педагогического эксперимента 321
5.2. Поисковый этап педагогического эксперимента 323
5.3. Обучающий этап педагогического эксперимента 335
5.3.1. Обучающий педэксперимент в классах гуманитарного профиля 338
5.3.2. Обучающий педэксперимент в классах физико-математического профиля 346
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 358
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ список 365
ПРИЛОЖЕНИЯ 387
- Значение и место методологических знаний в содержании образования
- Психолого-педагогические аспекты конструирования системы методологических знаний
- Формы включения методологических знаний в учебно-воспитательный процесс
Введение к работе
Формирование современной личности, способной к саморазвитию, к самостоятельному принятию решений в условиях постоянно изменяющегося по нелинейным законам мира, требует уточнения содержания образовательных задач и комплексного их решения. Современная система образовательных задач изложена в концепции профильного обучения на старшей ступени общеобразовательной школы [117]. Основная идея обновления старшей ступени общего среднего образования состоит в том, чтобы оно стало более индивидуализированным, функциональным и эффективным. Это предполагает в процессе обучения конкретным учебным дисциплинам, в том числе физике, осуществлять формирование научного мировоззрения и мышления школьников, выработку у них глубоких, прочных и осознанных знаний, обобщенных учебных умений, а также формирование социально и индивидуально значимых качеств личности. В процессе решения указанных выше задач применяются методологические знания, под которыми в самом общем смысле понимают знания о структуре и организации научного знания, а также знания о методах познания.
В проекте стандарта физического образования РФ указывается на необходимость усвоения учащимися средней (полной) общеобразовательной школы методологических знаний и умений. Среди таких знаний в первую очередь указываются общенаучные понятия и методы (гипотеза, закон, теория, экспериментальный метод, теоретический метод и др.) и понятия и методы методологии физики (физическая теория, физическая картина мира и др.) [224].
В дидактике и методике обучения физике к настоящему времени выделились два научных подхода, связанные с пониманием значения и места методологических знаний в процессе обучения школьным дисциплинам, в частности, физике. В рамках первого подхода методологические знания понимают, в основном, как средства обучения физике. Методологические знания, так же как и любые другие вспомогательные знания, используются для формирования у учащихся системных физических знаний и обобщенных учебных умений. Авторами, развивающими этот подход являются дидакты (Л.Я. Зорина,
А.Н. Крутский, A.B. Усова и др.) и методисты (А.А. Белякова, А.А. Бобров, А.А. Зиновьев, Л.Н. Кузнецова, М.Е. Кузнецов и др.).
В рамках второго подхода методологические знания понимают как элементы содержания образования, которые усваиваются школьниками в процессе обучения физике. Формирование у учащихся методологических знаний приводит к развитию у них научного мировоззрения, мышления и прочих аспектов, характеризующих человека как личность. К авторам, разрабатывающим данный подход, относятся дидакты (А.В. Усова, B.C. Шубинский и др.) и методисты (В.Ф. Ефименко, В.Н. Мощанский, В.Г. Разумовский, В.И. Решанова и др.).
В зависимости от установленных значения и места методологических знаний в каждом подходе создается соответствующая методика: либо методика формирования методологических знаний (и умений) в процессе обучения физике, либо методика формирование физических знаний (и умений) с применением методологических знаний. Методика формирования методологических знаний у школьников в процессе обучения физике, одновременно учитывающая их как содержание и как средство обучения, в настоящее время отсутствует.
Другая проблема связана с выделением видов методологических знаний, необходимых для усвоения учащимися. Большинство из имеющихся в теории и практике обучения физике методик формирования и развития мировоззрения (диалектико-материалистического, научного и др.), мышления (диалектического, логического, естественнонаучного, теоретического, физического и др.), познавательных способностей и т.п. связаны с усвоением школьниками методологических знаний определенного вида.
Формирование у школьников знаний о диалектическом методе при обучении физике исследовалось в работах А.В. Усовой и Н.В. Шароновой; формирование знаний и правил методологии логики - в работах В.А. Завьялова, В.И. Решановой, А.В. Усовой; формирование знаний методологического аспекта гносеологии - в исследованиях Н.Е. Важеевской, СЕ. Каменецкого, ВТ. Разумовского, Н.А. Солодухина, и др. Ряд исследований посвящен отражению в процессе обучения физике идей общеметодологических направлений, главным образом, системного и вероятностного подходов (СИ. Десненко,
Н.С. Пурышева, Л.Я. Тарасов и др.). Целая плеяда ученых занималась методикой формирования у школьников знаний физической методологии (В.Ф. Ефименко, И.С. Карасова, В.В. Мултановский, Н.С. Пурышева, Л.С. Хижнякова и др.).
Более сорока лет назад поставлена проблема выделения комплекса методологических знаний, необходимых для усвоения всеми учащимися. На общедидактическом уровне эта проблема решалась Л.Я. Зориной, на частнометоди-ческом уровне - Г.М. Голиным, В.В. Мултановским, В.Г. Разумовским и др. Созданные этими авторами подходы и методики, во-первых, не учитывают структуру научного методологического знания, представленную философским, общенаучным и частнонаучным уровнями, во-вторых, не соответствуют современному состоянию научного методологического знания, лишенному каких-либо идеологических предпочтений. В этой связи можно утверждать, что современная система методологических знаний в рамках школьного курса физики не разработана.
Методологические знания вводятся в учебно-воспитательный процесс с помощью разных форм включения, а именно: через структуру и организацию учебного материала, через познавательную и поисковую деятельность учащихся (Л.Я. Зорина, В.В. Краевский, И.Я. Лернер). На частнометодическом уровне возникли идеи включения методологических знаний в процесс обучения физике через историко-научные и оценочные знания (Р.А. Аканова, В.Н. Мещанский, Р.Н. Щербаков и др.). Наряду с упомянутыми знаниями существует целый комплекс вспомогательных знаний, усвоение которых связано с процессом воспитания учащихся. Возможности применения методологических знаний для включения политологических, социологических и других знаний, необходимых для гражданского воспитания современной личности, в процесс обучения физике не исследованы. Не реализованы возможности поиска новых форм включения методологических знаний в процесс обучения школьным дисциплинам, в частности, физике.
В концепции профильного обучения на старшей ступени общеобразовательной школы выделяют четыре основных профиля обучения (естественно-
математический, гуманитарный, социально-экономический и технологический). В каждом из этих профилей учебный предмет «физика» выполняет свою образовательную цель. Так, в классах естественно-математического и технологического профилей физика входит в состав профильных общеобразовательных предметов и изучается углубленно. В классах гуманитарного и социально-экономического профилей этот учебный предмет включается в рамках естествознания в состав базовых общеобразовательных предметов. Аналогично обстоит дело с местом физики в непрофильных школах и классах. В этом случае изучение физики в старшей школе имеет цель формирования у учащихся научного мировоззрения в аспекте понимания ими природных явлений [117].
Итак, процесс обучения физике в профильной школе отличается спецификой образовательных целей для классов разных профилей. Это проявляется, например в том, что у учащихся конкретного профиля в процессе обучения физике необходимо развивать специфические способности, мышление и мировоззрение. Все названные выше характеристики личности связаны с усвоением методологических знаний. Следовательно, школьники классов разных профилей должны усваивать либо разные системы методологических знаний, либо одну и ту же систему, но на разных уровнях. Однако, методологические знания и уровни их сформированности для классов разных профилей не выделены, не разработаны методики их формирования у учащихся.
Таким образом, в основе настоящего исследования находятся следующие противоречия:
между необходимостью создания системы методологических знаний для школьного курса физики, отражающей современное состояние научного методологического знания с учетом всех его уровней, и отсутствием такой системы;
между необходимостью разработки методики формирования у учащихся системы методологических знаний с учетом их места в содержательном и процессуальном блоках учебного предмета физики и отсутствием такой методики;
между объективной связью усвоения методологических знаний с задачами обучения, воспитания и развития в процессе обучения физике и отсутствием методики формирования системы методологических знаний, позволяющей реализовать комплексное решение указанных выше задач;
между спецификой образовательных целей в условиях профильного обучения школьников физике и отсутствием методики формирования системы методологических знаний, учитывающей эту специфику.
Приведенные выше противоречия обосновывают актуальность исследования.
Из актуальности исследования вытекает проблема создания системы методологических знаний и разработки методики ее формирования у школьников в целях эффективного решения образовательных задач в условиях профильного обучения физике.
Объект исследования: процесс обучения физике в средней школе.
Предмет исследования: теория и методика формирования системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике в средней школе.
Цель исследования состоит в том, чтобы обосновать и разработать концепцию методики формирования у учащихся системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике, представляющую собой теоретические положения, позволяющие сконструировать систему методологических знаний для школьного курса физики и разработать методику процесса усвоения этой системы знаний учащимися профильной школы.
При разработке гипотезы исследования применялись результаты дидактических исследований, посвященных теории содержания общего среднего образования (В.В. Краевский, B.C. Леднев, И.Я. Лернер, М.Н. Скаткин), теории учебного предмета (И.К. Журавлев, Л.Я. Зорина, И.И. Логвинов), теории процесса обучения (СИ. Архангельский, В.В. Краевский, И.Я. Лернер), а также исследования по теории личностно-ориентированного образования (Н.А. Алексеев, Е.В. Бондаревская, В.И. Данильчук, В.В. Сериков и др.) и теории проблемного обучения (Л.Я. Лернер, A.M. Матюшкин, М.И. Махмутов и
др.). В диссертации учитывались результаты работ по проблемам социализации (Б.М. Бим-Бад, В.Н. Лавриненко, А.С. Панарин, А.В. Петровский и др.), гуманитаризации (Г.А. Бордовский, Л.А. Бордонская, В.И. Данильчук, Т.М. Елкано-ва и др.) и дифференциации образования (Н.С. Пурышева, Е.С. Рабунский, И. Унт и др. ). Кроме того, применялись дидактические исследования, связанные с формированием у учащихся системных предметных знаний и обобщенных учебных умений (Л.Я. Зорина, А.Н. Крутский, Л.М. Перминова и др.).
Теоретическую основу исследования составляют результаты философских работ (П.В. Алексеев, А.Д. Гетманова, В.А. Канке, А.Л. Микешина, А.В. Панин, Д.Д. Рачинский, А.Г. Спиркин и др.), а также исследований по общенаучной методологии (В.И. Аршинов, И.В. Блауберг, В.Г. Буданов, М.Ф. Веденов, Е. Вигнер, Е.Н. Князева, И.Б. Новик, И. Пригожий, Ю.В. Сачков, Г.П. Щедровицкий, Г. Хакен, Э.Г. Юдин и др.), методологии естествознания (В.А. Асеев, Л.Б. Баженов, СИ. Вавилов, СБ. Крымский, В.И. Кузнецов и др.) и методологии физики (О.Е. Баксанский, B.C. Готт, А.И. Донцов, В.Н. Князев, А.И. Наумов, B.C. Степин), в том числе работы ученых-физиков (Н. Бор, М. Борн, Ю.С Владимиров, СП. Капица, СП. Курдюмов и др.).
В диссертации учитывались результаты психологических работ по проблемам реализации деятельностного подхода в обучении (П.Я. Гальперин, В.В. Давыдов, А.Н. Леонтьев, Н.Ф. Талызина и др.), формирования мышления (Г.А. Берулава, А.В. Викулов, B.C. Шубинский и др.) и воспитания школьников (Б.Т. Лихачев, А.В. Петровский, И.П. Подласый, В.А. Сластенин и др.).
В исследовании применялись результаты работ по теории и методике обучения физике, связанные с построением содержания школьного курса физики (Г.М. Голин, В.А. Извозчиков, А.В. Перышкин, Н.С. Пурышева, В.Г. Разумовский, Н.А. Родина), с осуществлением профильного подхода при обучении физике (Г.Я. Мякишев, А.А. Пинский, Н.А. Пурышева, Л.С Хижнякова, Б.М. Яворский).
Важный вклад в исследование составили работы по формированию у школьников определенных методологических знаний (П.И. Афанасьев, Н.Е. Важеевская, СЕ. Каменецкий, И.С Карасова, В.А. Любичанковский,
Н.А. Солодухин, Н.П. Семыкин и др.) и системы методологических знаний (Г.М. Голин, В.Ф. Ефименко, Л.Я. Зорина, В.В. Мултановский), по развитию мышления (Л. Кюнбергер, В.И. Решанова, А.В. Усова и др.) и мировоззрения (В.Н. Мощанский, А.В. Усова, Н.В. Шаронова и др.) учащихся, а также по воспитанию школьников при обучении физике (Р.А. Аканова, В.В. Завьялов, Л.П. Свитков, А.В. Усова, Р.Н. Щербаков и др.).
В основу исследования положена гипотеза: Если при обучении физике формировать у школьников систему методологических знаний, построенную на основе требований к отбору содержания образования с учетом трех уровней научного методологического знания в его современном состоянии, применяя при этом методику, учитывающую значение методологических знаний как содержания и средства обучения (и воспитания), а также специфику целей обучения физике школьников классов разных профилей, то можно добиться комплексного решения образовательных задач в условиях профильного обучения физике, что диагностируется по усвоению учащимися системных физических знаний и обобщенных экспериментальных умений, а также по усвоению ими системных методологических знаний и методологических умений.
Цель и гипотеза исследования определили следующие задачи:
Уточнить содержание понятия «методологические знания», выяснить значение, место и функции этих знаний в содержании образования на уровнях учебного предмета и процесса обучения (и воспитания).
Выявить состояние проблемы формирования у учащихся методологических знаний в теории и практике обучения физике.
Разработать концепцию методики формирования системы методологических знаний при обучении физике в профильной школе. Для этого:
на основе современного состояния научного методологического знания и специфики учебного предмета физики выделить структуру и содержание системы методологических знаний для школьного курса физики и обосновать ее с точки зрения системного подхода;
на основе дидактического подхода к конструированию содержания образования выяснить представленность методологических знаний во всех состав-
ляющих отбора содержания образования физике (источниках, факторах, дидак
тических принципах и основаниях) и выявить формы включения методологиче
ских знаний в содержание процесса обучения (и воспитания) физике;
^ - выделить и обосновать методы формирования основных видов методоло-
гических знаний (понятий и категорий, законов и принципов, методов и подходов, теорий и картин мира);
- с учетом общих и специальных целей обучения физике школьников клас
сов разных профилей выделить и обосновать уровни сформированности у них
системы методологических знаний в зависимости от степени системности и
глубины усвоения этих знаний.
л 4. Разработать методику формирования системы методологических
знаний в условиях профильного обучения физике, представляющую собой практический вариант реализации методических основ концепции. Для этого:
сформулировать основные положения методики в виде этапов деятельности учителя по выработке у учащихся системы методологических знаний;
исходя из анализа возможностей школьного курса физики разработать программы методологических знаний для каждого раздела упомянутого курса, указав в них место обобщения знаний в рамках блоков, подсистем и системы в
(^_ целом;
- разработать учебные материалы, позволяющие реализовать методику
формирования системы методологических знаний при обучении физике в про
фильной школе (обобщенные планы деятельности учащихся, задания методо
логического характера, тесты для диагностики сформированности знаний).
5. Подготовить и провести педагогический эксперимент с целью проверки гипотезы исследования в классах гуманитарного и физико-математического профилей.
В ходе исследования использовались следующие методы и виды дея-тельности:
1) теоретические - изучение и анализ отечественной и зарубежной научной литературы по проблемам философии, научной методологии, теории содержания образования, теории процесса обучения, психологии, теории и мето-
дике обучения физике; изучение и анализ нормативных документов, регламентирующих процесс физического образования в средней школе; комплекс общенаучных методов исследования проблем обучения (и воспитания) в общеобразовательной средней школе (системный, кибернетический и синергетический подходы);
2) практические - наблюдение, анкетирование, интервьюирование, беседа, экспертная оценка, опытное преподавание, лабораторный эксперимент, метод статистики критерия знаков.
Исследование проводилось в течение 12 лет с 1992 по 2003 г. включительно и осуществлялось в три этапа (1 этап - 1992-1995 гг.; второй этап: 1996-1998 гг. и третий этап: 1998-2003 гг.). В течение указанных выше периодов работа осуществлялась в разных направлениях:
на первом этапе исследования выяснялось состояние проблемы формирования методологических знаний в процессе обучения (и воспитания) физике, разрабатывались методические рекомендации для учителей с целью выработки у учащихся знаний и умений в составе методологического аспекта гносеологии; выяснялись психологические особенности учащихся классов гуманитарного и физико-математического профилей и разрабатывались дидактические материалы по формированию у учащихся деятельности, адекватной эмпирической составляющей цикла научного познания, с учетом специфики профилей; проводились спецкурсы для студентов по проблемам формирования методологических умений в составе цикла научного познания;
на втором этапе исследования выяснялись значение и место методологических знаний в структуре учебного предмета, выявлялись функции этих знаний и их связи с другими вспомогательными знаниями; анализировалась литература по философии и методологии науки с целью выяснения систематизации научного методологического знания; изучался подход к конструированию содержания образования в средней школе, на основе которого разрабатывалась система методологических знаний в рамках школьного курса физики; проводились спецкурсы для студентов по проблемам использования вспомогательных знаний при обучении физике в средней школе;
- на третьем этапе исследования формулировались основные положения концепции методики формирования системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике; разрабатывалась методика формирования системы методологических знаний; проверялась эффективность этой методики в процессе обучения физике школьников гуманитарного и физико-математического профилей. Проводились спецкурсы для студентов по проблеме формирования системы методологических знаний в процессе обучения физике в средней общеобразовательной школе. Все вышеизложенное отражено в виде монографии, учебного пособия и серии статей и тезисов.
На всех этапах исследования материалы проходили опытную проверку и внедрение. На заключительном этапе проверялись гипотеза исследования и концепция.
Научную новизну исследования составляют:
Уточненные в рамках методики обучения физике понятия «методологические знания» и «системные методологические знания». Методологические знания - это понятия и категории, законы и принципы, методы и подходы, теории и картины мира, реализующие процесс познания (и мышления) на философском, общенаучном и частнонаучном уровнях. Системные методологические знания характеризуются усвоением учащимися статуса каждого элемента знаний (понятие, закон, теория и т.п.), его содержания и места в системе методологических знаний.
Система методологических знаний для школьного курса физики, включающая три уровня научного методологического знания (всеобщий - философский, общенаучный и частнонаучный), пять соответствующих упомянутым уровням подсистем (диалектического метода, методологии логики, методологии гносеологии, общенаучной методологии и методологии физики), а также 14 блоков в составе подсистем. Блоки выделены в соответствии с основными принципами, идеями и подходами в рамках каждой подсистемы методологических знаний. В системе представлены содержательные (знаниевые) и процессуальные (операциональные) компоненты.
Уточненные и новая формы включения вспомогательных знаний в учебно-воспитательный процесс. Получила развитие форма включения вспомогательных знаний (политологических и социологических) в процесс обучения физике через методологические знания, показана их связь с гражданским воспитанием. Предложена новая форма включения методологических знаний в процесс обучения физике: через структуру процесса обучения, который в рамках синергетического подхода является самоорганизующейся системой.
Методы формирования методологических знаний, которые образуют три группы: методы введения конкретного методологического знания в процесс обучения, методы обобщения и методы контроля сформированности. Выделенные и обоснованные схемы обобщения, благодаря которым осуществляется переход от более низкого уровня методологического знания к более высокому и достигается такое качество методологических знаний, как системность. Наряду с обобщением физических знаний в рамках физических понятий, законов, теорий и картин мира, предложено обобщение в рамках отдельных элементов структуры методологических знаний (блока, подсистемы, системы).
Уровни сформированности системы методологических знаний, выделенные и обоснованные с учетом общих и специальных целей обучения физике школьников классов разных профилей. Указанные уровни дифференцируются в зависимости от глубины усвоения (узнавание, воспроизведение, применение) и степени системности (в рамках блока, подсистемы, системы методологических знаний).
Концепция методики формирования системы методологических знаний у учащихся в условиях профильного обучении физике, разработанная на основе современного подхода к построению содержания образования с учетом значения, места и функций методологических знаний в процессе обучения, состоящая из трех блоков: основания, ядра и приложения. Основание концепции образуют источники, факторы и критерии отбора содержания общего среднего и физического образования, а также дидактические и частнометодические принципы конструирования последнего. Ядро концепции включает теоретические основы построения системы методологических знаний для школьного
курса физики и методические основы формирования у школьников системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике. Приложения концепции образует методика формирования системы методологических знаний у учащихся в условиях профильного обучения физике.
7. Методика формирования системы методологических, созданная с опорой на методические основы упомянутой концепции, включающая этапы деятельности учителя по формированию системы методологических знаний, программы этих знаний для всех разделов школьного курса физики и дидактические материалы для учащихся (обобщенные планы деятельности учащихся, задания методологического характера, тесты для диагностики и контроля сформированное методологических знаний, словарь терминов к системе методологических знаний).
Теоретическая значимость исследования заключается в том, что в исследовании получили развитие общедидактические и частнометодические идеи формирования у учащихся системных физических и системных методологических знаний, которые отражены в концепции методики формирования системы методологических знаний у учащихся в условиях профильного обучения физике. Основным направлением развития этих идей является одновременное использование методологических знаний трех уровней научной методологии в качестве содержания и средства обучения физике для комплексного решения образовательных задач в профильном обучении.
Концептуальные положения:
Цель формирования системы методологических знаний: выработка у учащихся системных знаний по физике, системных методологических знаний и методологических умений (базы научного мышления и мировоззрения).
Методологические знания являются одновременно содержанием и средством обучения физике. Это позволяет реализовать их основные функции, а именно: обеспечить, с одной стороны, комплексное решение задач обучения, воспитания и развития, с другой - объяснение и систематизацию физических знаний. Названные функции отражают значение методологических знаний в образовании учащихся и их роль в научном познании, соответственно.
Методологические знания входят в содержание обучения физике в виде системы, структура которой выделена с учетом, во-первых, уровней научного методологического знания (философского, общенаучного, частнонаучного) в их современном состоянии; во-вторых, подсистем в рамках каждого уровня (диалектического метода, методологии гносеологии, методологии логики, общенаучной методологии и методологии физики); в-третьих, блоков внутри подсистем. Объединение в блоки осуществляется в соответствии с ведущими в подсистеме принципами, идеями, подходами и т.п.
Методологические знания включаются в учебно-воспитательный процесс в пяти формах: через структуру и организацию предметного материала, через структуру процесса обучения, через познавательную деятельность учащихся, через поисковую деятельность учащихся, через другие виды вспомогательных знаний. Последняя форма в большей степени связана с процессом воспитания личности, т.к. предполагает применение историко-научных, оценочных и других знаний. С другой стороны, методологические знания позволяют включить в процесс обучения физике политологические и социологические знания.
Формирование системных методологических знаний осуществляется с учетом их статуса и места в соответствующей системе. Содержание методологических понятий раскрывается и вводится в учебно-воспитательный процесс либо описательно, либо через их структуру, что отражено в структурно-логических схемах и обобщенных планах. Методы разных уровней методологии вводятся: через точно указываемые действия и операции (способы выполнения действий), через обобщенное предписание деятельности и путем указания общего направления деятельности (ориентирование).
Необходимым этапом формирования системы методологических знаний является их обобщение. Этот процесс осуществляется, во-первых, путем последовательного обобщения от частнонаучного уровня методологии к общенаучному уровню или к философскому уровню при изучении конкретных физических понятий и законов. В этом случае обобщение осуществляется в соответствии со схемами: «физическая методология - диалектический метод», «физическая методология — методология гносеологии», «физическая методология -
методология логики», «физическая методология - общенаучная методология». Во-вторых, обобщение проводится по мере усвоения учащимися отдельных блоков в составе подсистем методологических знаний, а затем отдельных подсистем в составе системы методологических знаний. Такой подход к обобщению соответствует, с одной стороны, логике научного познания и имеет такие уровни, как понятие, закон, теория, физическая картина мира, общенаучная картина мира, с другой - систематизации материала в соответствии с уровнями, подсистемами и блоками методологических знаний.
Методологические знания могут быть усвоены учащимися на разных уровнях, которые выделяются в зависимости от глубины усвоения (узнавание, воспроизведение, применение) и в зависимости от степени обобщенности знания (в рамках блока, подсистемы или системы методологических знаний). Выбор уровня усвоения конкретного методологического знания обусловлен общими и специальными целями обучения физике школьников классов разных профилей.
Диагностика и контроль сформированности системы методологических знаний предполагает выполнение учащимися специальных заданий методологического характера в форме тестов для проверки сформированности системных физических и методологических знаний, а также решение физических задач и выполнение исследовательских лабораторных работ для проверки сформированности методологических умений. Контроль и диагностика составляют отдельную группу методов формирования системы методологических знаний.
Сформулированная в таком виде концепция отражает теоретические основы построения системы методологических знаний в рамках школьного курса физики, методические основы формирования системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике и позволяет построить методику формирования системы методологических знаний у учащихся профильной школы в процессе обучения физике.
Практическую значимость исследования составляют: 1. Методика формирования системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике, включающая этапы деятельности учителя по
формированию системы методологических знаний, обобщенные планы деятельности учащихся и дидактические материалы.
Программы методологических знаний для основных разделов школьного курса физики, созданные на основе системы методологических знаний и анализа возможностей школьного курса физики в формировании этой системы знаний у учащихся.
Методическое пособие для учителей, содержащее основные идеи и рекомендации по реализации методики формирования у учащихся системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике.
Использование этих материалов в практике обучения физике позволяет сформировать у учащихся системные физические знания, системные методологические знания и методологические умения.
Результаты исследования докладывались и обсуждались:
на научно-методических семинарах кафедры теории и методики обучения физике Mill У им. В.И. Ленина (1992-2003 гг.), на научно-практических конференциях МПГУ им. В.И. Ленина (1994, 1995, 1999, 2002 гг.);
на заседаниях кафедры теории и технологии обучения математике и физике Стерлитамакского госпединститута (1992-2000 гг.), на заседаниях кафедры теории и технологий физического образования Благовещенского госпе-дуниверситета, на семинарах учителей физики средних учебных заведений гг. Стерлитамака, Мелеуза, Ишимбая, Благовещенска (1992-2002 гг.) и на курсах повышения квалификации учителей физики гг. Стерлитамака и Благовещенска (1995-2003 гг.);
на Всероссийских, республиканских, зональных конференциях в гг. Н. Новгороде (1994, 2001 гг.), Екатеринбурге (1996, 1999 гг.), Уфе (2000 г.), Благовещенске (2003 г.) и др.;
на международных научно-методических конференциях в г. Москве (2000, 2002 гг.), на международной конференции «Физика в системе современного образования» в г. Ярославле (2001 г.).
На защиту выносятся следующие положения:
Для комплексного решения задач обучения, воспитания и развития в процессе профильного обучения физике у всех школьников необходимо формировать систему методологических знаний, что приводит к выработке у них системных физических знаний, системных методологических знаний и методологических умений (базы научного мышления и мировоззрения).
Номенклатура методологических знаний для школьного курса физики включает понятия и категории, законы и принципы, методы и подходы, теории и картины мира. В основу такой классификации положены два признака: степень обобщенности методологического знания и принадлежность его к содержательному или процессуальному аспекту научной методологии.
Содержание системы методологических знаний в физическом образовании определяется исходя из источников, факторов и критериев отбора содержания общего среднего образования, а также дидактических и частномето-дических принципов конструирования физического образования. В процессе обучения физике система методологических знаний применяется как в виде содержания, так и в виде средств обучения (и воспитания).
Система методологических знаний в рамках школьного курса физики структурируется в соответствии с уровнями научного методологического знания (философским, общенаучным, частнонаучным) в их современном состоянии. Дальнейшее структурирование системы соответствует ведущим принципам, идеям, подходам в рамках каждого уровня. Названная система включает знаниевые и операциональные компоненты.
Система методологических знаний входит в учебно-воспитательный процесс в пяти формах (через структуру и организацию учебного материала, через познавательную и поисковую деятельность учащихся, через структуру процесса обучения, через использование вспомогательных знаний других видов) и вырабатывается у учащихся с помощью трех групп мето-
дов (введения методологических знаний в процесс обучения, обобщения и контроля), выбор которых зависит от степени обобщенности конкретного методологического знания и необходимого уровня его сформированности. Уровни сформированности системы методологических знаний дифференцируются по глубине (узнавание, воспроизведение, применение) и степени системности (в рамках блока, подсистемы, системы). Выбор уровней обусловлен общими и специальными целями обучения физике школьников классов разных профилей.
Система методологических знаний вырабатывается у учащихся в три этапа: 1) формирование представлений, понятий и умений, связанных с отдельными элементами системы с учетом их вида на конкретном материале курса физики; 2) формирование представлений о связях между элементами системы методологических знаний из различных подсистем; 3) формирование представления о месте каждого элемента знаний в системе методологических знаний. Для каждого этапа выделяются свои методы формирования методологических знаний и дидактические средства.
Методологические знания как элементы комплекса вспомогательных знаний позволяют включить в учебный предмет «физика» знания гуманитарных дисциплин, в том числе социологических и политологических. Усвоение этих знаний имеет большое значение для гражданского воспитания школьников.
Основное содержание исследования отражено в пяти главах диссертации. Глава I посвящена психолого-педагогическим аспектам применения методологических знаний в обучении, воспитании и развитии школьников. В ней выяснено значение методологических знаний как элемента содержания и средства обучения (воспитания и развития) учащихся. Определено место методологических знаний в структуре учебного предмета с ведущим компонентом «основы наук». Раскрыто наиболее распространенное в педагогике и методике обучения физике представление о структуре комплекса методологических знаний.
В этой главе проанализировано состояние проблемы формирования методологических знаний в процессе обучения физике. Приведены результаты ана-
лиза современных учебных программ и учебников физики с целью выявления в них методологических знаний. Представлены результаты констатирующего этапа педагогического эксперимента. На основе вышеизложенного сформулированы основные противоречия, обосновывающие актуальность исследования.
В I главе рассмотрены две функции методологических знаний: формирование у учащихся системных предметных знаний и обобщенных учебных умений. Приведены разнообразные подходы к отбору и формированию у школьников системных знаний и обобщенных умений, главным образом, обобщенных экспериментальных умений при обучении физике. Выяснена представленность методологических знаний в структурно-логических схемах изложения предметных знаний и обобщенных планах деятельности учащихся.
На основе анализа психолого-педагогических и методических работ выделена специфика разных видов мышления и установлено значение методологических знаний в разработке подходов к их формированию. Показано, что формирование мышления определенного вида (диалектического, логического, научного, естественнонаучного, физического и др.) связано с усвоением знаний из соответствующей области научной методологии.
С учетом методологических принципов обучения и воспитания, а также результатов социологических и социально-психологических исследований, выявлена современная модель личности и обоснована ее структура. Выяснены виды воспитания, формирующие такую личность. Показано значение методологических знаний как содержания и средства воспитания школьников.
В главе II излагаются теоретические основы построения системы методологических знаний в рамках школьного курса физики. В ней проанализированы основные аспекты конструирования содержания образования (источники, факторы, принципы, критерии и др.) с целью выявления в них методологических знаний. Показано наличие системности методологических знаний в названных выше аспектах. Рассмотрена модель построения содержания курса физики для старшей профильной школы с точки зрения использования системы методологических знаний.
На основе современных представлений о методологии научного познания, с учетом требований к конструированию содержания общего среднего образования рассмотрен процесс построения системы методологических знаний для школьного курса физики Организация системы методологических знаний обоснована с точки зрения системного подхода.
В этой главе раскрыто содержание подсистемы знаний философской методологии, проанализированы ведущие идеи, в соответствии с которыми структурируются методологические знания подсистем диалектического метода, методологии логики и методологического аспекта гносеологии. Обоснована и выделена подсистема знаний общенаучной методологии, составляющая второй уровень научного методологического знания. Раскрыт подход, согласно которому организуется упомянутая подсистема знаний. Рассмотрены ведущие общеметодологические направления: системный, вероятностный, кибернетический и синергетический подходы. Выяснено значение этих подходов для развития современного научного знания.
В этой же главе рассмотрены структура и организация подсистемы знаний методологии физики, относящейся к частнонаучному уровню методологии. Проведен анализ фундаментальных физических идей (принципов самой большой степени обобщенности), вокруг которых происходит объединение не только физических знаний и знаний методологии физики, но и знаний методологии естествознания.
Значение и место методологических знаний в содержании образования
Проблему содержания образования на теоретическом и методическом уровнях разрабатывали видные отечественные дидакты (В.В. Давыдов,
Л.В. Занков, Л.Я. Зорина, B.C. Леднев, И.Я. Лернер, В.В. Краевский, Д.Б. Эль-конин и др.) и методисты (Г.М. Голин, Н.С. Пурышева и др.). Традиционно методологические знания использовались в содержании образования в двух смыслах: как «знания о знаниях» и как знания о методах познания, главным образом, частнонаучных и общенаучных. Л.Я. Зорина среди методологических знаний называет: общенаучные термины, знания о структуре знаний, знания о методах научного познания [86].
«Методологические знания - это совокупность знаний из методологии науки, которая необходима для сознательного системного усвоения основ наук и формирования мировоззрения» [250, с. 197]. Г.М. Голин приводит следующее определение методологических знаний в курсе физики: «Обобщенные знания о методах и структуре физической науки, основных закономерностях ее функционирования и развития». Эти знания, по мнению автора, внутренне присущи современному курсу физики [61, с. 5].
Содержание образования традиционно определяется как педагогическая
Щ/ модель социального заказа, обращенного к школе. Иерархия уровней содержа ния образования включает: общий теоретический уровень, уровень учебного предмета, уровень учебного материала, уровень учебного процесса и уровень структуры личности [250, с. 45]. В нашем исследовании рассматриваются и анализируются с точки зрения формирования системы методологических знаний все пять уровней содержания образования.
Прежде всего, выявим место методологических знаний в дидактической модели учебного предмета (уровень учебного предмета). «Учебный предмет представляет собой педагогически адаптированную совокупность знаний и умений из какой-либо отдельной области действительности и соответствующей ей деятельности по усвоению и использованию этих знаний и умений в процессе учебного взаимодействия» [250, с. 194]. Дидактическая модель учебного предмета - это целостность (система), включающая два блока: основной и процессуальный. В первый блок входит содержание учебного предмета. Во второй блок включаются средства, благодаря которым усваивается упомянутое содержание, осуществляется не только формирование знаний и умений, но и развитие и воспитание учащихся.
Любой учебный предмет позволяет реализовать целый набор различных целей. Однако в каждом учебном предмете выделяют ведущую функцию - основную цель, ради которой он введен в учебный план. Названная функция предполагает обозначение ведущего компонента учебного предмета [250, с. 196]. Учебные предметы по типу их ведущего компонента образуют три группы:
1) предметные научные знания (физика, химия, география и др.);
2) способы деятельности (иностранный язык, черчение, труд и др.);
3) определенное, например образное, видение мира (изобразительное искусство, музыка и др.).
В учебном предмете «физика» ведущим компонентом являются научные знания или основы наук, следовательно, ведущая функция данного учебного предмета - формирование у учащихся системы научных знаний.
Модель учебного предмета с ведущим компонентом «предметные научные знания» представлена на схеме 1[250, с. 199].
Значение и место методологических знаний в содержании образования
В дидактике указывается, что процесс формирования содержания образо вания осуществляется с учетом непедагогических и педагогических источников и факторов. Источники — это те объекты, содержание которых в том или ином смысле становится содержанием образования. Факторы - это обстоятельства или объекты, которые влияют на состав содержания образования, но в сам конкретный материал последнего не входят. Кроме того, выделяют факторы-источники, которые влияют на состав содержания образования и входят в него как отдельные моменты.
Наряду с источниками и факторами процедура конструирования содержания образования учитывает дидактические принципы и критерии. Принципы указывают общее направление деятельности по формированию содержания образования, критерии регулируют процедуру конструирования, отбор учебного материала, его последовательность [250, с. 209]. Отметим, что понятия «конструирование» и «формирование» по отношению к содержанию образования в нашем исследовании применяются как равнозначные. Они характеризуют отбор элементов содержания образования и установление связей между ними на всех его уровнях.
Терминология, связанная с конструированием содержания образования на уровне учебного предмета, проанализирована и уточнена в докторской диссертации Н.С. Пурышевой [214]. К источникам формирования содержания учебного предмета «физика», по мнению автора, относятся социальный опыт (предметные знания и способы деятельности), знания о процессе обучения, знания о закономерностях усвоения; к факторам, влияющим на содержание учебного предмета, - цели обучения, познавательные возможности учащихся, их способности и интересы. Среди принципов выделяют общие, дидактические и частнометодические принципы формирования содержания образования. Принципам соответствуют определенные критерии отбора учебного материала и его структурирования, которые указывают целесообразность включения того или иного материала в курс физики [там же, с. 280].
Н.С. Пурышева предложила и обосновала общую модель процесса конструирования содержания учебного предмета. В этой модели «содержание предмета извлекают из источников, руководствуясь при этом определенными факторами и учитывая соответствующие принципы и критерии отбора учебного материала и его структурирования» [214, с. 133-134]. Данная модель была реализована этим автором при разработке программ курсов физики для классов разных профилей.
Как было установлено выше, методологические знания должны входить в состав содержательного блока учебного предмета. В этой связи упомянутая модель принимается нами за основу при построении системы методологических знаний школьного курса физики. Однако состав отдельных ее блоков, особенно состав источников, факторов и критериев отбора изменяется в соответствии с тем, что имеет место отбор не предметных, а методологических знаний.
Состав факторов-источников для разных уровней содержания образования представлен в таблице 1. Как видно из этой таблицы, знания разных уровней методологии, а именно всеобщей и общенаучной методологии, являются факторами-источниками теоретического уровня содержания образования, причем используются в явной форме. Для других уровней методологические знания также входят в состав факторов-источников, но в более конкретизированном виде.
Формы включения методологических знаний в учебно-воспитательный процесс
Классическая теория учебно-воспитательного процесса изложена в работе [249]. Названная теоретическая концепция, во-первых, отражает процесс обучения в наиболее целостном (системном) виде; во-вторых, находится в единстве с теорией содержания обучения, являясь ее логическим продолжением.
Благодаря обучению осуществляется передача и усвоение социального опыта. Это находит выражение в основном законе процесса обучения: функционирование обучения объективно обусловлено общественной потребностью в организации усвоения молодым поколением социального опыта для его воспроизведения и развития [там же, с. 71]. Изначально задача обучения школьников в процессе образования решалась совместно с их воспитанием и развитием. «Образовательный аспект связан с расширением объема, развивающий - со структурным усложнением усваиваемого содержания, воспитательный - с формированием отношений» [там же, с. 44]. Все эти аспекты взаимодействуют, взаимно обусловливают друг друга. Возможность осуществления единства этих функций заложена как в содержании, так и в самом процессе обучения.
Обучение рассматривается, прежде всего, как единая, целостная форма (вид) человеческой деятельности. В этой связи «процесс обучения следует самым общим образом охарактеризовать как смену состояний системы деятельности обучения» [там же, с. 14]. Существует еще несколько определений процесса обучения. В них отражаются основные инвариантные характеристики обучения как целостности, отображающие ее внутреннее единство. Например, обучение - это «совокупность последовательных взаимосвязанных действий учителя и руководимых им учащихся, направленных на усвоение последними знаний, умений и навыков» [там же, с. 21]. С точки зрения системно-деятельностного подхода, процесс обучения — это смена состояний системы обучения. Содержание образования реально существует в процессе обучения. Методы и организационные формы обучения определяются характером содержания. Единство содержания и процесса реализуются через организационные формы.
Методологические знания присутствуют во всех компонентах содержания образования на уровне учебного предмета в виде целей, содержания и средства обучения. Для организации процесса усвоения методологических знаний учащимися требуется выяснить их представленность в содержании учебно-воспитательного процесса.
В теории учебно-воспитательного процесса для каждого элемента содержания образования выделяются свои специфические методы обучения и воспитания и соответствующие им способы усвоения знаний. Известно, что «метод обучения является системой последовательного взаимодействия обучающих и обучаемых, направленного на организацию усвоения содержания образования» [249, с. 167]. Метод обучения характеризуется целью, способом организуемого им усвоения, спецификой взаимодействия субъектов обучения. Выделяют три уровня методов обучения: общедидактический, частнодидактический и част-нометодический. На первом уровне рассматривается соответствие методов обучения определенному виду содержания образования, на втором уровне устанавливается, что частнодидактические методы являются формами общедидактических и связаны с этапами обучения. Третий уровень включает методы, типичные для определенного учебного предмета [там же, с. 173].
Логика процесса обучения в целом, наряду с учетом всех названных выше моментов, зависит и от определенной структуры содержания, обусловливающей логическую характеристику каждого метода на любом уровне обсуждения. Выбор метода обусловлен в первую очередь логикой построения (индуктивного, дедуктивного и т.п.) содержания, а именно структурой и организацией учебного материала. Структура и организация учебного материала является одной из форм отражения методологических знаний в содержании учебно-воспитательного процесса.
Прежде всего, структура и организация предметного материала учитывает логику конкретной науки. Г.М. Голин определяет логику науки физики как «совокупность основных закономерностей функционирования физики, включая механизм генерации нового знания, способы получения выводного знания и систему обоснования и доказательства, характерные для данной науки» [62, с. 12]. Автор считает, что логика учебного предмета должна соответствовать современному состоянию науки, современным научным представлениям, понятиям и методам познания, современному стилю мышления.
Так как в науке и учебном предмете логика выполняет одинаковые функции (организация соответствующего знания и получение выводного знания), логика учебного предмета включает: систему функционирования учебного материала, способы получения выводного знания в данном учебном предмете, принятую систему обоснований и доказательств суждений [там же, с. 15]. Это правомерно и по отношению к учебному предмету физике.
В целом, содержание и структура любого учебного предмета обусловлены, во-первых, структурой соответствующей науки, во-вторых, существующей научной парадигмой. Структура науки физики представлена совокупностью фундаментальных физических теорий. Так как учебный предмет реализует общеобразовательные цели, это соответствие неполное. По мнению Г.М. Голина, «возможны несколько изоморфных логических структур, соответствующих конкретным целям и задачам и вместе с тем существующей парадигме, т.е. логике науки на данном этапе ее функционирования» [там же, с. 16].
