Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Процесс обучения физике в средних профессиональных учебных заведениях как объект педагогического исследования
1.1. Задачи технологических колледжей в свете социального заказа общества
1.2. Интеграция в процессе обучения студентов в системе СПО
1.3. Анализ проблем фундаментальности и целостности физического образования в системе СПО
1.4. Обзор исследовательских работ, посвященных методикам обучения физике студентов СПО
Выводы по Главе 1 40-41
Глава 2. Теоретические обоснования методической системы обучения физике студентов технологических колледжей
2.1. Структура модели методической системы обучения физике студентов технологических колледжей
2.2. Цель модели методической системы двухуровневого обучения физике (для чего учить?)
2.3. Содержание методической системы двухуровневого обучения физике (чему учить?)
2.4. Элементы процессуального компонента модели двухуровневого обучения 75-78
2.4.1. Методы I-го и II-го уровней 58-66
2.4.2. Формы обучения I-го и II-го уровней 66-75
2.4.3. Формы организации самостоятельной работы студентов I-го и II-го уровней
24.4. Контроль и оценка результатов I и II уровней модели методической системы
Глава 3. Методика формирования общих и профессиональных компетенций в процессе двухуровневого обучения физике студентов технологических колледжей
3.1. Методика реализации мультимедийного компьютерного сопровождения лекционных курсов I и II уровней методической системы обучения физике
3.2. Методика проведения практических занятий I и II уровней методической системы обучения физике
3.3. Методика проведения лабораторных работ на II уровне обучения физике
3.4. Методика организации самостоятельной работы на I и II уровнях обучения физике 3
3.5. Компьютерное тестирование - оценка успеваемости студентов I-го уровня обучения физике 111-118
3.6. Метод контроля и оценки успеваемости студентов I и II уровней обучения физике по рейтинговой 118-125 шкале
Выводы по Главе 3 125-128
Глава 4. Экспериментальная проверка уровня сформированных компетенций у студентов, обучающихся по разработанной методической системе
4.1. Общая характеристика педагогического эксперимента 129-130
4.2. Констатирующий этап педагогического эксперимента 130-135
4.3. Поисковый этап педагогического эксперимента 135-137
4.4. Обучающий этап педагогического эксперимента 137-161
Заключение 162-169
Список литературы 170-194
Список сокращений и условных обозначений 195
Словарь терминов 196-200
Список иллюстрированного материала 201-202
- Обзор исследовательских работ, посвященных методикам обучения физике студентов СПО
- Содержание методической системы двухуровневого обучения физике (чему учить?)
- Методика проведения практических занятий I и II уровней методической системы обучения физике
- Поисковый этап педагогического эксперимента
Обзор исследовательских работ, посвященных методикам обучения физике студентов СПО
На современном этапе развития российскому среднему профессиональному образованию присуще обновление всех его граней. Использование достижений информатизации общества и развития новых информационных технологий ориентируют образование, науку и производство на объединение. Преобразования в сфере среднего профессионального образования отражают направление на создание оптимальных условий для формирования органичной личности выпускника, который компетентен не только в своей профессиональной сфере, но и в сопредельных областях знаний. Несмотря на то, что в Национальной доктрине образования РФ (2000-2025 гг) отмечается необходимость обеспечения преемственности всех уровней и ступеней образования[79], на практике методические приемы подготовки специалистов среднего звена еще не достаточно согласованы. Так, например, проектирование целостного учебного процесса еще только начинает приходить на смену традиционному предметно-дисциплинарному подходу. Заложенные в указанном регламентирующем документе такие параметры учебного процесса как вариативность образовательных программ, создание программ, реализующих информационные технологии в образовании, еще только предстоит претворить в жизнь.
Диссонанс между потребностями производства в высококвалифицированных, профессионально мобильных специалистах и неудовлетворительным уровнем профессионального обучения в системе СПО требует: - экспансии общеобразовательных знаний; - разграничение и одновременное объединение содержания образования по основным видам будущей профессиональной деятельности; - усиления профессиональной направленности, совершенствования креативного мышления, исследовательских умений будущих специалистов. Одним из современных требований к структуре знаний является наличие высокого уровня компьютерной грамотности.
Одним из важнейших условий содержания физического образования является обеспечение единства общеобразовательного и профессионального циклов. Физическое образование может быть прочным и действенным только в том случае, если составляет органичную систему в сознании студентов.
Исследованию проблем обучения физике в профессиональной школе посвящено немало работ, в которых решались задачи реализации принципа профессиональной направленности. Это работы В. Ф. Башарина, JI. A. Бирюкова, Д. В. Бренера, М. А. Горяинова, О. С. Гребенюка, А.Я. Кудрявцева, И. Я. Курамшина, А. А. Кыверялга, А. Н. Николаева, Н. Ш. Сабирова, они касаются проблемы формирования межпредметных профессионально значимых знаний. Создание такой органичной системы физического образования возможно только посредством междисциплинарной интеграции. В своем исследовании, мы будем придерживаться следующего определения интеграции, данного американскими педагогами: "Интеграция в образовании – это такая организация процесса познания, которая позволит студентам переносить знания и навыки, полученные в учебном заведении в реальные жизненные ситуации".
Основным фактором маневренности специалиста является непрерывное образование. Тем не менее, из-за ошибочного или вынужденного выбора профессии, материальных затруднений, различных семейных обстоятельств, потери контингента в колледже с каждым годом возрастают. На наш взгляд, сократить эти потери возможно путем корректировки выбора направления специальности. Создание условий, развивающих мобильность студента, подразумевает введение интегративных учебных планов, которые позволят им приобщиться к профессиональной деятельности, иными словами – занять свою нишу на рынке труда. Подобная ситуация возникает и при обучении студентов технологических колледжей. Неочевидная связь между общеобразовательными и профессиональными дисциплинами вызывает трудности у студентов в применении фундаментальных знаний курса общеобразовательной физики в процессе решения задач, связанных с их профессиональной специализацией.
Изучение курса общеобразовательной физики обогащает студента, но большинство не уделяют этому должного внимания, что является причиной слабо сформированных как общих, так и профессиональных компетенций.
«Студентам технологических колледжей приходится изучать множество различных дисциплин, каждая из которых представляет сложную систему знаний, умений и навыков. Связи между компонентами дисциплин разнообразны и зависят от содержания элементов, между которыми они устанавливаются. Усиление взаимосвязей как интеграционный процесс происходит в результате образования общих теоретических концепций для каких-либо самостоятельных отраслей знаний или общих методов решения практических задач. В первом случае интеграция выражается в теоретизации, фундаментализации знаний, во втором – в усилении их прикладного характера. Таким образом, объединение знаний может давать новые теоретические и практические результаты и способствовать повышению уровня подготовки специалистов. Синтез имеет место в любой совокупности знаний. В настоящее время, в связи с усилением интегративных процессов на производстве, в экономике, науке и общественных отношениях, значительно возрос научный интерес к разным аспектам интеграции. В отечественной и мировой педагогике имеется достаточно богатый опыт исследования проблем интеграции. Серьезный вклад в развитие интегративных проблем внесли специализированные научные сборники, посвященные анализу интеграционных процессов в области образовательной теории и практики. Изданы монографии, раскрывающие отдельные аспекты педагогической интеграции. Различные аспекты проблемы интеграции в педагогике исследованы многими известными учеными. В ряде исследований последнего времени рассматриваются: сущность интеграции как педагогический феномен (B. C. Безрукова, Л. В. Тарасов, Н. К. Чапаев); средства и виды интеграции при изучении отдельных дисциплин (Г. И. Батурина, С. В. Васильева, Ю. И. Дик, А. В. Усова, Г. Ф. Федоров); межпредметные связи как один из путей интеграции образования (И. Д. Зверев, В. Н. Максимова); межпредметные связи как единство общего и специально-технического образования (К. Ш. Ахияров, А. Ф. Амиров, С. Я. Батышев, В. А. Волков, Д. М. Кирюшкин, И. М. Низамов, М. И. Махмутов, Р. З. Тагариев, В. Н. Федорова).
Содержание методической системы двухуровневого обучения физике (чему учить?)
Проблема формирования у выпускников СПО стремления к решению профессиональных задач приобретает большую значимость. Основой поступательного развития общества считается смена различных технологических эпох, а также отраслевое и профессиональное разделение труда. Ведущую роль приобретают сфера услуг, наука и образование, что порождает массовый спрос на специалистов, готовых действовать осведомленно: формулировать производственные проблемы, ставить инновационные задачи, находить их решения, оптимизировать результаты. Необходимость созидательно решать профессиональные задачи; использовать приобретенные знания, умения и навыки в реальной деятельности техника по информационным системам на предприятии; развивать умения верно оценивать свои возможности и проектировать с их учетом свою профессиональную деятельность - являются основными требованиями ФГОС СПО.
Как было проиллюстрировано на схеме модели двухуровневого обучения (схема 2.1.), на II уровне формируются профессиональные компетенции, (схема 2.3). I Профессиональные компетенции специалиста по
Целевой компонент, разработанной модели методической системы направлен на удовлетворение требований к подготовке специалистов по информационным системам, а именно на формирование общих и профессиональных компетенций (знаниями, умениями, навыками), позволяющих эффективно адаптироваться на рынке труда, таким образом, нами был дан ответ на вопрос " для чего учить?"
В условиях модернизации среднего профессионального образования обозначилась проблема формирования у студентов не столько теоретических, сколько профессиональных знаний, умений и навыков, в том числе и в процессе обучения физике.
С введением ФГОС СПО необходимым условием содержания образования является усиление профессиональной составляющей, что предполагает сочетание традиционной предметности с реальной действительностью. Курс общеобразовательной физики изучает простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи, законы её движения. Законы общеобразовательной физики лежат в основе всего естествознания, однако интерес студентов к его изучению достаточно низкий, поэтому перед преподавателем встает непростая задача как повысить когнитивный интерес студентов. Одним из способов повышения интереса к изучению физики является усиление прикладного характера обучения, при котором результаты физического образования признаются значимыми в качестве способности человека действовать в нестандартных ситуациях.
Практическое применение полученных знаний в профессиональной деятельности имеет огромное значение как для создания стимула к дальнейшему приобретению знаний и прочного усвоения уже полученных, так и для формирования целостной картины реального мира. Способность студентов выявить согласованность отдельных дифференцированных частей приобретенной системы знаний и умений для решения реальных жизненных задач и является одним из критериев креативной личности.
Актуальность использования практико-ориентированного обучения заключается в том, что данный подход позволяет значительно повысить эффективность обучения физике на I-ом уровне разработанной методической системы. Этому способствует система отбора содержания учебного материала, помогающая студентам оценивать значимость и практическую необходимость приобрете6нных знаний и умений.
Наши исследования, а также анализ литературы и исследований по методике преподавания физики в системе СПО показал, что содержание образования моделируется в трех плоскостях: - в плоскости общего теоретического представления, которое реализуется в учебном плане; - в плоскости учебного предмета, который материализуется в учебной программе по предмету; - в плоскости учебного материала, представленного в учебных пособиях, дидактических материалах, задачниках. Эти три плоскости создают образовательное пространство, содержание, которого затем реализуется в процессе обучения и становится достоянием студента [96]. В данном исследовании, методическая система двухуровневого обучения физике предполагает реформацию всех трех плоскостей образовательного пространства: - в плоскости учебного предмета – предметом реформации является рабочая программа курса общеобразовательной физики; учебные материалы рассматриваются в данном случае как возможность более полного и детального воплощения идеи практико-ориентированного подхода; - в плоскости общего теоретического представления, которое реализуется в учебном плане - предметом реформации являются изменения, внесенные нами в профессиональный цикл учебного плана; - в плоскости учебного материала, представленного в учебных пособиях, дидактических материалах, задачниках - предметом реформации является комплекс учебно-производственных задач, реализуемый как на I-ом, так и на II-ом уровнях обучения физике.
Рабочая программа курса общеобразовательной физики является элементом общеобразовательной подготовки студентов в учреждениях СПО и составляется на основе примерной программы по физике базового уровня. Так как физика является дисциплиной, формирующей не только общую образованность и мировоззрение, но имеет огромное прикладное значение в процессе решения профессиональных задач. По этой причине курс общеобразовательной физики направленный на достижение вышеперечисленных целей был дополнен практико ориентированной составляющей, которая нашла отражение в дополнении разделов курса общеобразовательной физики основами строительной физики схема 2.4.
Методика проведения практических занятий I и II уровней методической системы обучения физике
В ряде исследований отмечается такое преимущество тестов как совокупность элементов содержания, четкое установление и применение правил с целью упорядочения процедуры проведения, обоснованность и адекватность исследовательских инструментов, однозначная интерпретация получаемых количественных показателей.
Основной целью тестирования студентов является обнаружение несоответствия субъективной и объективной оценки знаний и выражение выявленного уровня этого несоответствия в количественной форме [34;85]
При разработке тестов важно, насколько они соответствуют запланированным целям обучения. Отличительными признаками тестов, как средства мониторинга приобретенных знаний являются: - действенность (термин, используемый для обозначения элементарного когнитивного опыта); - вероятность (числовая характеристика возможности появления какого либо события в тех или иных определённых условиях, повторяющихся неограниченное число раз); - дифференцированность (способность разделяться на отдельные разнородные элементы). Такой отличительный признак теста как действенность по своему содержанию является требованием наполняемости заданиями преимущественно рефлексивного характера, всесторонности общей средней проверки освоенных знаний и их гармоничного представления. Под действенностью теста имеется в виду, что разработчик банка заданий тщательно изучил все разделы учебной программы, учебные пособия по данной дисциплине, осведомлен о цели и конкретных задачах обучения.
Отсутствие двусмысленности при постановке вопроса в условии предлагаемых заданий — неотъемлемое правило действенности теста. Если тест выходит за рамки освоенного содержания дисциплины "или же не достигает этих рамок, превышает запроектированный уровень обучения, то он не будет действенным для тех обучаемых, которым он адресован."[23] Второй отличительный признак теста - "вероятность характеризуется стабильностью, устойчивостью показателей при повторных измерениях с помощью того же теста или его равноценного аналога. Количественно этот показатель характеризуется вероятностью достижения" спроектированных результатов. Несложно предположить, что вероятность теста повышается при увеличении количества тестовых заданий.[23]
Однако чрезмерное увеличение тематического разнообразия тестовых заданий снижает вероятность теста, потому как "тест, нацеленный на проверку усвоения конкретной темы, всегда будет более вероятным, чем тест, направленный на проверку всего курса," охватывающего значительное количество учебного материала.[23]
Вероятность тестов, направленных на мониторинг приобретенных знаний в равной степени "зависит от трудности их выполнения. Трудность определяется отношением правильных ответов на тестовые вопросы к неправильных. Включение в состав тестов таких заданий, на которые все обучаемые отвечают правильно или же, наоборот - неправильно, резко снижает надежность теста в целом. Наибольшую практическую ценность имеют задания, на которые правильно отвечают" от 45 до 80% студентов.[23]
Следующий отличительный признак теста – дифференцированность, которая "связана с использованием таких тестов, где нужно выбирать правильный ответ из нескольких" предложенных вариантов.[23] Тем не менее, если "все студенты безошибочно определяют правильный ответ на один вопрос и единогласно не могут ответить на другой, то это сигнал для совершенствования теста в целом," что подразумевает его дифференциации, т.е. различимости.[23] В противном случае, подобные задания не помогут отделить тех, кто усвоил материал на необходимом уровне, от тех, кто заданного уровня не достиг. "При подготовке материалов для тестового мониторинга необходимо придерживаться следующих принципов: - нельзя включать ответы, неправильность которых на момент тестирования не может быть обоснована" студентами. [23] - неверные ответы должны базироваться "на основе типичных ошибок и должны быть правдоподобными. - верные ответы среди всех предлагаемых ответов должны размещаться в случайном порядке. - вопросы не должны содержать дословные формулировки учебника. - ответы на одни вопросы не должны содержать подсказки для ответов на другие. "[23] - вопросы должны корректны и недвусмысленны. Тесты, направленные на мониторинг полученных знаний, могут применяются на всех этапах процесса обучения. С их помощью возможны "предварительный, текущий, тематический и итоговый контроль знаний, умений, учет успеваемости, академических достижений.
Предварительный контроль."[23] Успешность в изучении любого раздела курса общеобразовательной физики "зависит от степени усвоения тех понятий, терминов, положений, которые изучались на предшествующих этапах обучения. "[23] Поэтому такой вид контроля используется при оценке первичных знаний.
Текущий контроль необходим для диагностирования хода процесса обучения физике, "выявления динамики последнего, сопоставления реально достигнутых на отдельных этапах" обучения результатов с спрогнозированными. [23] "Кроме, собственно, прогностической функции текущий контроль и учет знаний, умений стимулирует учебный труд студентов, способствует своевременному определению пробелов в усвоении материала, повышению общей продуктивности учебного труда.
Поисковый этап педагогического эксперимента
Методологическую и теоретическую основу исследования составили: - теория и методика обучения физике в системе среднего профессионального образования (В.Г. Жданов, П.А. Анисимов, А.В. Батышев, А.П. Беляева, В.Л. Беспалько, В.М. Демин, Г.И. Дружилов, С.А. Иродова, Е.А. Леванова, Н.А. Куторго, М.Б. Донец, С.Е. Семенова, Н.В. Титова, В.И. Тупикин и др.); - методы реализации фундаментальности физического образования в профессиональной подготовке ( Л.В. Масленникова, Г.П. Стефанова, Т.С. Монина и др.); - мультимедийные обучающие системы лекционных курсов (Н.Г. Семенова, М.Л. Груздева, В.Н. Максимова, Ю.М. Урман, А.А.Червова, и др.); - методология компетентностного подхода в образовании (Д.Н. Монахов, А.В. Андреев, В.И. Байденко, В.А. Болотов, А.А. Вербицкий, Э.Ф. Зеер, Д.Б. Эльконин, Ж. Делор, В. Хутмахер и др.).
Научная новизна результатов исследования 1. Доказана возможность повышения уровня общих и профессиональных компетенций студентов технологических колледжей посредством интеграции учебного материала физического содержания в структуру профессионального модуля на примере специальности СПО "Информационные системы (по отраслям)". 2. Разработана модель методической системы обучения физике, отличительной особенностью которой выступает двухуровневый подход к реализации физического образования в технологическом колледже: - I уровень обеспечивает фундаментальность курса общеобразовательной физики с элементами профессиональной направленности и способствует формированию общих компетенций; - II уровень, обеспечивающий профессиональную составляющую образования, опирается на фундаментальность физического образования, и способствует формированию профессиональных компетенций. 3. Разработана методическая система двухуровневого обучения физике студентов технологических колледжей, учитывающая специфику профессионального цикла и число часов, отводимых на общеобразовательный курс физики, а именно: - сформулированы цели и задачи мультимедийного компьютерного сопровождения лекционных, лабораторных и практических занятий I-го и II-го 166 уровней обучения физике, построенных в рамках перехода с одного уровня на другой по гиперссылкам, при этом избегая возможного нарушения логики курса; - выявлено соответствие между общими компетенциями, определяемыми содержанием курса общеобразовательной физики, и профессиональными компетенциями, определяемыми содержанием профессионального модуля; - разработаны: методика проведения лабораторных занятий, объединяющих в себе преимущество натурного эксперимента и возможность реализации виртуальных моделей; методы организации самостоятельной работы студентов, традиционные формы которой были дополнены изучением основ астрономии, в рамках проектной деятельности; комплекс учебно-производственных задач, обеспечивающий взаимосвязь курса общеобразовательной физики с профессиональным обучением. 4. Разработаны средства диагностики сформированности общих и профессиональных компетенций по рейтинговой шкале. Рейтинговая шкала оценивания знаний позволяет создать максимально комфортную среду обучения и перевести учебную деятельность студентов из необходимости в потребность.
Основные результаты исследования. 1. Показано, что в настоящее время нет работ, связанных с состоянием исследуемой проблемы в теории и практике обучения физике в системе СПО, а именно повышением уровня сформированных общих и профессиональных компетенций у студентов технологических колледжей. Доказано, что студенты СПО понимают значимость повышения уровня сформированных компетенций, являющихся неотъемлемой частью профессиональной подготовки, но уровень их сформированности у студентов технологических колледжей при применении традиционных методик обучения физике является низким. 2. На основе теоретического анализа научной, педагогической, методической литературы и ФГОС СПО определен состав общих и профессиональных компетенций в процессе освоения общей профессиональной образовательной программой на примере специальности СПО Информационные системы (по отраслям). 3. Теоретически обоснована и разработана модель методической системы обучения физике студентов технологических колледжей, в основе которой положен принцип взаимосвязи фундаментальности и профессиональной направленности физического образования. 4. В соответствии с разработанной моделью создана методическая система обучения физике, позволяющая интегрировать учебный материал 167 физического содержания в процесс освоения профессиональным видом деятельности. Выделены и наполнены содержанием ее основные компоненты (целевой, содержательный, процессуальный и диагностический). Разработаны структура и содержание мультимедийного компьютерного сопровождения, комплекса учебно-производственных задач по физике, обеспечивающих формирование общих и профессиональных компетенций у студентов технологических колледжей. 5. Предложена методика организации внеаудиторной деятельности в виде выполнения проектно-исследовательских работ, традиционные методы и формы организации которой дополнены применением нетрадиционных подходов в организации внеаудиторной деятельности. 6. Проведен педагогический эксперимент, подтвердивший гипотезу исследования о вкладе разработанной методики в повышение уровня сформированных общих и профессиональных компетенций у студентов технологических колледжей при двухуровневом обучении физике. Подводя итоги выполненного исследования, следует отметить, что поставленная цель достигнута, задачи выполнены, выдвинутая гипотеза нашла подтверждение. Полагаем, что проведенное исследование не исчерпывает всего многообразия рассматриваемой проблемы, и дальнейшая разработка этого научного направления позволит разрешить многие проблемы совершенствования среднего профессионального образования. Дальнейшая разработка этого научного направления позволит разрешить многие проблемы совершенствования специальности среднего профессионального образования "Информационные системы (по отраслям)" с построением целостной единой методической системы. Полученные результаты позволяют сформулировать конкретные практические рекомендации по повышению эффективности подготовки студентов технологических колледжей, обучающихся по специальности "Информационные системы (по отраслям)".