Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОБОБЩЕНИЙ ПРИ ИЗУЧЕНИИ КУРСА ФИЗИКИ 12
1.1 Развитие теоретического мышления при обучении физике 12
1.2 Преемственность изучения механических явлений в физической составляющей интегрированных курсов начальной, основной школы и систематического курса физики основной школы 18
1.3 Научно-методический анализ изучения механики в курсе физики основной и средней школы 23
1.3.1 Естественнонаучная грамотность школьников и стандарт школьного физического образования 23
1.3.2 Структура механики в курсе физики основной школы 30
1.4 Анализ методической литературы по разделу «Механика» школьного курса физики 38
ГЛАВА 2. ОСНОВЫ СОДЕРЖАНИЯ И СТРУКТУРА КУРСА МЕХАНИКИ ОСНОВНОЙ ШКОЛЫ 49
2.1 Принцип построения курса механики на структурной основе 49
2.2 Содержательная модель изучения механики в основной школе 55
2.3 Соответствие содержательной модели принципам построения курса .59
2.4 Задачи курса механики основной школы 64
2.5 Программа пропедевтического курса для 5-6 классов основной школы (факультативный курс) 67
2.6 Программа обучения механике в 7 классе 68
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ МЕХАНИКИ В 7 КЛАССЕ 73
3.1 Построение методики обучения с учетом принципа творческой деятельности учащихся 73
3.2 Методика реализации функциональных возможностей личности учащегося 75
3.3 Приемы обучения школьников основам методологии научного познания 80
3.4 Содержательно-знаковая наглядность в процессе управления обучением и изучения механики 82
3.5 Особенности организации учебного процесса на факультативных занятиях по курсу механики в 5-6 классах 91
3.6 Введение понятий об основных параметрах механического движения 93
3.7 Изучение курса механики на базе системы физического эксперимента ' 101
3.8 Изучение курса механики на базе системы специально подобранных задач 116
ГЛАВА 4. ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ 126
4.1 Основные характеристики этапов педагогического эксперимента .126
4.2 Первый этап эксперимента 128
4.3 Второй этап эксперимента 134
4.4 Третий этап эксперимента 135
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 145
БИБЛИОГРАФИЯ 147
- Развитие теоретического мышления при обучении физике
- Принцип построения курса механики на структурной основе
- Построение методики обучения с учетом принципа творческой деятельности учащихся
Введение к работе
Актуальность темы исследования.
В последние годы наметилась тенденция перехода курса физики основной школы от ступенчатого к систематическому его построению. Девятилетняя школа, а в перспективе десятилетняя (в связи с переходом к двенадцатилетнему образованию), должна обеспечить изучение основ физики, необходимых для развития системного мышления и творческих способностей учащихся,
Преподавание основ любой науки предусматривает, в первую очередь, формирование у школьников системы основополагающих понятий данной науки, вооружение учащихся знанием ее основных, фундаментальных законов и теорий, а также методов научного познания. Они играют важную роль в развитии мышления, формировании научного мировоззрения учащихся.
По мнению многих методистов (В.В. Мултановского, В.Г. Разумовского, Л.П. Свиткова, В.А. Кондакова, И.К. Кикоина, Г.Я. Мякишева, Б.Б. Буховцева, Л.С. Хижняковой, Э.Е, Эвенчик, А.В. Перышкина, Н.А. Родиной и др.) теоретические обобщения формируются при изучении курса физики на различных уровнях: понятия, закон, теория, физическая картина мира.
Процесс изучения физических величин и понятий состоит в последовательном раскрытии качественных и количественных свойств объектов и явлений, доведенных до их словесного определения и сознательного практического использования. В результате учащиеся постепенно приближаются к более полному овладению содержанием понятий, описывающих явления, их взаимосвязи. Как и в процессе научного познания, в процессе формирования знаний о физических понятиях, величинах происходит постепенное уточнение, углубление, расширение и развитие этих знаний. Это развитие носит диалектический характер.
Теоретические основы формирования научных понятий в процессе
обучения подробно рассматривались в трудах отечественных психологов и
дидактов: Л.С. Выготского, П.Я. Гальперина, В.В. Давыдова, Л.Я. Зориной,
И. Калмыковой, В.А. Крутецкого, А.Н. Леонтьева, А.В. Усовой, СИ.
Иванова, Л.А. Ивановой, Н.Ф. Талызиной, А.А. Синявиной и др. В их
работах отмечается: необходимость поэтапного формирования
теоретических обобщений, системности научных знаний; возможность формирования элементов физических понятий, начиная с начальной школы. Согласно методической концепции теоретических обобщений одной из основных задач обучения физике должна стать задача формирования у школьников современного научно-теоретического способа мышления как необходимой основы развития их творческих способностей. Возможность развития у школьников при обучении научно-теоретического мышления данная концепция ставит в прямую зависимость от содержания и структуры школьного курса физики.
Первой изучаемой в школе теорией, по мнению П.А. Знаменского, является классическая механика. Его идея построения школьного курса физики по усложняющимся формам движения материи имеет широкое распространение в практике. Механика является наиболее простой формой описания движения физических объектов в мега и макромирах.
В последние годы опубликован ряд экспериментальных и пробных учебников для основной школы (М.М. Балашов, В.Н. Мощанский, А.А. Пинский, И.И. Нурминский, Н.М. Шахмаев, А.Г. Хрипкова, А.Е. Гуревич, А.А. Фадеева и др.). Преподавание физики по вариативным учебникам выявило противоречие между:
- требованием согласования содержания физической составляющей пропедевтических курсов природоведения, окружающего мира, естествознания, физики и химии, изучаемых в неполной средней школе, и фактическим дублированием в курсе физики основной школы многих вопросов, включая понятия механического движения, скорости, силы;
- уровнем развития логического мышления значительной части учащихся и
уровнем теоретических обобщений, формируемых при изучении курса
физики; данное несоответствие, согласно известной концепции
опережающего развития школьника, снижает мотивацию обучения физике,
достижения образовательных результатов и не способствует повышению
уровня культуры учащихся;
методами, применяемыми при изучении курса, и методами научного познания, необходимыми для усвоения вопросов классической механики; не получили достаточного распространения в учебном познании механики методы моделирования изучаемых объектов, способы репрезентации и кодирования информации (табличный, графический, аналитический), получение нового научного знания посредством дедукции;
требованием развития самостоятельности учащихся в познавательной деятельности и отсутствием методики поэтапного формирования умственных действий при изучении механики, как базы курса физики основной школы.
Указанные противоречия определяют актуальность проблемы исследования. Проблема состоит в том, чтобы привести в соответствие с современными требованиями, заложенными в образовательном стандарте России, содержание, методы, формы и способы организации учебного процесса при изучении механики в основной школе.
Цель исследования состоит в обосновании теоретических положений о построении содержания и соответствующей методике преподавания курса механики в седьмом классе основной школы.
Объектом исследования является процесс обучения физике в основной школе.
Предметом исследования является процесс формирования теоретических обобщений у учащихся основной школы при изучении механики Ньютона и методика обучения этому курсу,
Гипотеза исследования. Если содержание и методика изучения курса механики основной школы будут базироваться:
на теории классической механики,
взаимосвязи динамического метода механики и общенаучных методов познания,
преемственности курса физики и интегрированных курсов естественнонаучного цикла основной школы,
то будут достигнуты уровни требований общеобразовательного стандарта по усвоению механики и сформированы теоретические обобщения у учащихся седьмых классов.
Проблема, цели, предмет и гипотеза определили следующие задачи исследования:
провести анализ психолого-педагогической, методической и философской литературы с целью выявления общефилософских и частно-научных методологических требований к организации познавательной деятельности учащихся при обучении механике;
- определить и обосновать теоретические положения, определяющие
структуру и содержание механики в курсе физики основной школы;
- разработать двухэтапную методику изучения механики в основной школе
в форме факультативного курса шестого класса и в виде раздела
систематического курса физики в седьмом классе основной школы;
обосновать и создать учебные программы, пособие для учащихся по механике; разработать рекомендации для учителей физики по методике преподавания механики в основной школе;
провести педагогический эксперимент с целью проверки выдвинутой гипотезы и анализ его результатов.
Методология и логика исследования. Методологическую основу составляют: законы материалистической диалектики как логики и теории познания; системно-структурный и деятельностный подходы к анализу дидактических явлений и процессов; принцип концептуального единства исследования; научные достижения психологии и педагогики в области
обучения; таксономия целей образования; теория развивающего обучения; принцип цикличности в обучении физике.
Для решения задач исследования использовались следующие методы: категории, законы и принципы материалистической диалектики; анализ философской, физической, психологической и педагогической литературы; конструирование моделей; наблюдение, анкетирование, педагогический эксперимент и методы математической обработки данных эксперимента.
Логика исследования представлена на рис.1. От прямых наблюдений
Логика исследования
Теории педагогики психологии
і , г
Теория познания
Методология науки
Анализ состояния методики преподавания
Наблюдения процесса
обучения механике в
основной школе
Рис. 1
процесса обучения механике в школе к анализу состояния методики преподавания раздела и выявлению связей между результатами обучения, содержанием, структурой знаний и методами обучения знаниям.Затем обоснование модели-гипотезы как прообраза будущей педагогической деятельности по обучению механике и её применение для анализа логической структуры учебных знаний и методов их изложения. Следующий шаг - разработка программы курса обучения механике в основной школе, подготовка экспериментальных материалов, их опытно-экспериментальная проверка.
Организация исследования. Исследование включало в себя три этапа. На первом этапе (1991-1995 гг.) был выполнен констатирующий эксперимент, который состоял в сборе фактического материала, характеризующего проблему исследования, в выявлении факторов, от которых зависит качество усвоения учебного материала раздела «Механика» в курсе физики основной школы. Изучение процесса обучения физике осуществлялось в ходе преподавания предмета в общеобразовательной школе.
На втором этапе (1995-1996, 1996-1997 уч. гг.) проводился пробный обучающий эксперимент, в ходе которого проходила апробация предлагаемой методики преподавания раздела, её уточнение, подготовка учебного пособия.
Третий этап (1997-1998, 1998-1999 уч. гг.) был посвящен проведению обучающего эксперимента, обработке и анализу данных эксперимента.
Новизна и теоретическая значимость исследования заключается в следующем:
- на основе теории механики Ньютона и психологических особенностей формирования теоретических обобщений обоснована возможность изучения механики в курсе физики седьмого класса с использованием понятий: «материальная точка», «система отсчёта», «перемещение», «ускорение», а также законов Ньютона и сил механики;
разработана такая структура построения учебного материала, которая отражает основные составляющие научного метода познания: наблюдаемые факты, модели, выводы, эксперимент, практические приложения к технике;
сформулированы и обоснованы теоретические положения, на основании которых разработаны структура и содержание механики курса физики основной школы и факультативного курса по механике шестого класса;
- разработана система заданий для учащихся, соответствующая структуре и содержанию курса механики в седьмом классе основной школе.
Обоснованность и достоверность результатов исследования и предлагаемых в диссертации решений обеспечены методологией исследования, адекватной целям, предмету и задачам исследования; сочетанием теоретического анализа проблемы и практического (опытного, экспериментального) преподавания раздела по предлагаемой системе, результатами экспериментальной проверки основных положений диссертации.
Практическая значимость работы состоит в разработке учебных материалов по механике для факультативного курса, курса физики основной школы; а также методических рекомендаций для учителей физики. На защиту выносятся:
теоретические положения, определяющие структуру и содержание механики в курсе физики основной школы;
двухэтапная методика изучения механики в основной школе; первый этап - пропедевтический, второй - изучение раздела курса на теоретической основе;
система заданий для учащихся, отражающая составляющие метода научного познания: наблюдаемые факты, модели, выводы, эксперимент, практические приложения к технике;
- программа факультативного курса, программа раздела кинематики и
динамики курса физики основной школы (седьмой класс), рекомендации для
учителей физики по методике преподавания механики в седьмом классе основной школы.
Результаты исследования апробировались и внедрялись:
в процессе участия в международных межвузовских конференциях, в частности: «Проблемы создания учебно-методического комплекта по физике» (МПУ, Москва, 1996 г.); «Проблемы конструирования содержания учебно-методического комплекта по физике» (МПУ, Москва, 1997 г.); «Взаимосвязь системы научных знаний и методов преподавания физики» (МПУ, Москва, 1998 г.); «Проблемы формирования теоретических обобщений и вариативных технологий обучения физике» (МПУ, Москва, 1999 г.).
в процессе участия в работе районного методического объединения учителей физики Подольского района Московской области, курсах повышения квалификации учителей физики г. Подольска и Подольского района; личного преподавания в Остафьевской средней школе Подольского района; педагогического эксперимента в школах № 548, №723, № 933, № 1106 и №1515 г.Москвы.
Развитие теоретического мышления при обучении физике
Современному обществу необходим культурный человек, способный к активному творческому овладению знаниями, умеющий быстро и адекватно реагировать на меняющуюся ситуацию и прогнозировать развитие событий. В связи с этим возникла задача не просто перестроить систему образования, но и сделать его новым по содержанию. Образование уже сейчас должно давать человеку не только сумму базовых знаний, не только набор полезных и необходимых навыков труда, но и умение самостоятельно воспринимать и осваивать новое: новые знания, новые виды и формы трудовой деятельности, новые приёмы организации и управления, новые эстетические и культурные ценности. Современное образование должно формировать способность к творчеству, способствовать превращению творчества в норму, в инструмент свершений во всех сферах человеческой деятельности - в труде, науке, технике, культуре, искусстве, управлении, политике.
Таким образом, главной задачей образования на современном этапе развития общества является формирование творческой личности. В связи с этим, важнейшим направлением исследовательской и научно-методической работы в системе современного образования является разработка проблем формирования научного мировоззрения, фундаментальности и целостности физического образования, проблем личностного развития учащихся при изучении физики и естественнонаучных дисциплин, воспитания теоретического мышления.
Физика, являясь естественнонаучной дисциплиной, имеет решающее значение в воспитании творческого мышления и формирования научного мировоззрения. Социальная значимость задач формирования мировоззрения и научного мышления очевидна: воспитание творческих способностей молодежи имеет решающее значение для будущего страны. Обучение физике должно вооружить учащихся методами научного познания, способствовать развитию их интеллектуальных и практических умений, позволяющих самостоятельно проводить исследования явлений природы и техники на уровне, соответствующем возрасту и ступени обучения. Система образования не может достичь своих целей без развития творческого мышления учащихся .
Мышление является высшей ступенью человеческого познания, процесса отражения объективной действительности. Оно позволяет получать знания о таких объектах, свойствах и отношениях реального мира, которые не могут быть непосредственно восприняты на чувственной ступени познания. Мышление человека имеет общественно-историческую природу, неразрывно связано с его практической деятельностью.
Теоретическое мышление есть высшая познавательная способность человека, организующая теоретическую деятельность в систему научного знания. Основу современного научно-теоретического способа мышления составляют теоретические обобщения (содержательные абстракции) [68,78]. Путём отвлечения от несущественных свойств и совершается процесс обобщения, результатом которого служит мысленный образ - понятия о рассмотренных предметах. В классификационной психологической цепочке « ощущение - восприятие - представление - понятие » - это последний элемент, а вся цепочка как процесс обобщения есть переход от конкретно-чувственного к абстрактно-мыслимому.
Представления, догадки, предположения, возникающие в предметной преобразующей деятельности людей, в их общении между собой начинают служить средством планирования последующих действий, а последние позволяют сравнить полученный результат с ожидаемым.
Так в общих чертах возникает идеальное (мысленное) выражение внутренних реальных отношений сущности объекта - содержательное, или теоретическое, обобщение[71] .
Теоретические обобщения (содержательные абстракции) составляют основу современного научно-теоретического способа мышления. Необходимо отметить две важных черты научно - теоретического способа мышления:
1. Общая задача познания состоит в охвате универсальной закономерности вечно движущейся и развивающейся природы. Поиски такой закономерности, а также универсальной связи, всеобщей сущности вещей -характерная особенность и главная задача теоретического мышления;
2. Возникает возможность получения на основе абстракции конкретных выводов из обобщений. Процесс осуществляется путём восхождения от абстрактного к конкретному [36].
Абстракция и обобщение относятся к основным процессам мышления. Они лежат в основе мыслительной деятельности и при обучении. Обобщение характерно для любых теоретических знаний, любой теории. Видами обобщений отличаются друг от друга и уровни или способы мышления -эмпирический и научно - теоретический [78, с. 134].
Принцип построения курса механики на структурной основе
Для успешного решения образовательных и воспитательных задач при обучении физике необходимо использовать весь арсенал средств, находящихся в распоряжении учителя. Одним из таких средств является физическая теория: она выступает в обучении как логическая форма знания (система знания), как средство обобщения знания и как метод получения новых знаний. Процесс развития знаний можно представить следующим образом: на ранней стадии развития науки происходит накопление и анализ фактического материала, и как закономерный результат этой познавательной деятельности - построение теории, объединение накопленных знаний в систему на основе более глубоких обобщений (принципов, постулатов, гипотез), дающую возможность «пользоваться материалом» [107,с.15].
Построение теории - качественный скачок в развитии знания. Цели построения теории, роль и задачи теории состоят в следующем:
- систематизация научного знания;
- объяснение явлений;
- предсказание явлений (получение нового знания);
- уточнение, углубление знаний;
- конкретизация знания (переход от абстрактного к конкретному).
По мнению ведущих дидактов и методистов (Л.Я. Зорина, Л.П. Свитков, Л.С. Хижнякова, СЕ. Каменецкии и др.) в учебном процессе особое внимание необходимо уделять методике обучения школьников с теорией как системой знания и как инструментом (методом) получения нового знания. Новый этап развития основ формирования теоретических обобщений связан с развитием идеи структурирования содержания систематического курса физики. Идея системности сводится к следующему: окружающий нас мир -материальный и идеальный - составляют совокупности взаимосвязанных и взаимодействующих объектов, взаимообусловленных явлений, понятий и законов.
Укажем главные исходные посылки, лежащие в основе системы научного знания.
1. Объект исследования рассматривается как система, состоящая из взаимосвязанных элементов; в свою очередь, эта система является элементом (частью) более крупной системы.
2. Система взаимодействует с окружающей средой; это взаимодействие условие функционирования и развития системы.
3. Система есть целостное образование, её свойства порождены свойствами входящих в неё элементов, их взаимодействием; взаимодействие элементов обусловливает такие свойства системы, которых нет у отдельно взятых элементов, то есть свойства системы не исчерпываются свойствами её элементов. 4. Система - иерархическое, многоуровневое образование, с присущими связями между элементами системы; элементы системы зависят от системы (целого); целое и части составляют диалектическое единство. Из множества систем как объектов познания при изучении курса физики представляют интерес, прежде всего, концептуальные системы - системы знаний о свойствах и законах физических форм движения материи -механической, тепловой, электромагнитной, атомной, ядерной. Соответствующие научные системы называют физическими теориями [121, с.17].
Построение методики обучения с учетом принципа творческой деятельности учащихся
Учитывая мнение психологов Д.Б. Эльконина, Т.В. Драгуновой и др. о том, что для учащихся в подростковом возрасте свойственно формирование наиболее высокого уровня учебной деятельности: появляется сознательное отношение к учению, неуёмная жажда знаний, жадное любопытство и любознательность, стремление ко всему новому, мы сочли необходимым реализовать познавательные интересы школьников. Учитывая, что содержание изучаемых материалов по предметам не должно тормозить развитие умственных способностей учащихся и то, что перед подростками в учебном процессе должны чаще возникать проблемы различной сложности, чтобы побуждать их к самостоятельному решению этих проблем, в основу учебного процесса по физике в седьмом классе нами заложены следующие принципы:
1) активизации познавательной деятельности;
2) теория поэтапного формирования умственных действий;
3) положение о зоне ближнего развития и деятельности как системы. Отличительной особенностью учебно-познавательной деятельности
учащихся при нашем подходе к обучению является способ овладения знаниями, т.е. создание условий включения учащихся не просто в деятельность, а в деятельность творческую (созидательную, самостоятельную), обусловленную:
- видом учебной деятельности (наблюдение и практическое действие преобладают над слушанием и сопровождают его);
- логикой познавательного процесса (индукция преобладает над дедукцией);
психологией познавательного процесса (анализ через синтез, ассоциативный и эвристический механизмы, связь интуитивного и логического);
- источником знания (опора на образ, на наглядность).
Одним из возможных способов привлечения ученика к активной, самостоятельной деятельности является решение физических парадоксов. Однако, факт привлечёт интерес учащихся, если учитель сделает для них понятной причину парадоксальности явления. Разрешение физических парадоксов является началом приобщения учащихся к исследовательской деятельности. Использование исследовательского метода позволяет нам значительно активизировать учебно-познавательную деятельность учащихся. На уроках мы создаём такие ситуации, которые предоставляют учащимся возможность знакомиться с понятиями и явлениями и в то же время требуют от них самостоятельной характеристики этих представлений. Такие ситуации создаются нами и при решении задач, и на лабораторных занятиях, и при объяснении нового материала.
Мы считаем, что преподавание должно быть заинтересовывающим, эмоциональным. Организация обучения должна учитывать то, что обучаемый постоянно реагирует на окружающее, причём сознательно и бессознательно одновременно, что разные части мозга, кора и подкорка, а также оба полушария всегда функционируют одновременно, подобно как в центральной нервной системе одновременно идут процессы анализа и синтеза.
Известно, что ученик реагирует на давление, оказываемое на него стилем обучения, что ведёт к снижению мотивации обучения. Следовательно, чтобы избавить обучаемого от негативного отношения к учёбе, чтобы вывести образование за пределы, установленные стереотипом и полнее использовать неисчерпаемые возможности личности учащегося, следует изменить стиль обучения и перейти от обучения к самообучению (что невозможно без интереса к учёбе). Необходимость такого изменения возникла потому, что трудно обеспечить в рамках нормативного обучения развитие всего потенциала способностей ученика.
