Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние проблемы подготовки учителя предметной области «Естественные науки» профильной школы 22-54
1.1. Особенности современного этапа развития научной области «Естествознание» 22-27
1.2. Образовательные стандарты как нормативная база подготовки учителя предметной области «Естественные науки» 27-42
1.4. Состояние проблемы подготовки учителя предметной области «Естественные науки» в образовательной практике 42-53
Выводы по Главе 1 54
Глава 2. Интегративное обучение как основа системы подготовки учителя физики и химии к преподаванию естествознания в средней школе 55-97
2.1. Идеи педагогической интеграции в процессе подготовки учителя предметной области «Естественные науки» (физики, химии, естествознания) 54-66
2.2. Первый уровень интеграции – межпредметные связи 67-75
2.3. Второй уровень интеграции – уровень дидактического синтеза . 75-83
2.4. Третий уровень интеграции – уровень целостности естественнонаучного образования 83-88
2.5. Модульное построение методической системы подготовки учителя к реализации идей педагогической интеграции в естественнонаучном образовании в профильной школе 88-96
Выводы по Главе 2 96-97
Глава 3. Развитие системного естественнонаучного мышления учителя предметной области «естественные науки» в аспекте компетентностного подхода на основе идеи педагогической интеграции 98-119
3.1. Компетентностный подход как необходимое условие подготовки современного учителя 98-102
3.2. Понятие системного мышления в философии, психологии, педагогике 102-110
3.3. Оценка развития системного естественнонаучного мышления бакалавра, соответствующего уровню формирования педагогической интеграции 110-118
Выводы по Главе 3 118-119
Глава 4. Концепция и реализация методической системы подготовки учителя к осуществлению педагогической интеграции в естественнонаучном образовании учащихся средней школы 120-232
4.1. Концепция методической системы подготовки учителя к осуществлению педагогической интеграции в естественнонаучном образовании учащихся средней школы 120-135
4.2. Подсистема подготовки учителя к реализации педагогической интеграции на уровне межпредметных связей 135-155
4.3. Подсистема подготовки учителя к реализации педагогической интеграции на основе дидактического синтеза 155-181
4.4. Подсистема подготовки учителя к реализации педагогической интеграции в естественнонаучном образовании в профильной школе на основе идеи целостности естественнонаучного образования 181-219
4.5. Обобщенная характеристика методической системы подготовки учителя к реализации педагогической интеграции в естественнонаучном образовании учащихся средней школы 219-231
Выводы по Главе 4 231-232
Глава 5. Организация и результаты педагогического эксперимента 233-277
5.1. Констатирующий эксперимент 235-240
5.2. Поисковый эксперимент 240-251
5.3. Формирующий эксперимент 251-265
5.3.1. Проверка формирования профессиональных компетенций бакалавра 265-270
5.3.2. Проверка развития системного естественнонаучного мышления будущего учителя предметной области «Естественные науки» 270-273
5.3.3. Формирование профессионально педагогической компетентности у практикующих учителей естественнонаучных дисциплин 273-276
Выводы по Главе 5 276-277
Заключение 278-280
Литература 281-324
- Образовательные стандарты как нормативная база подготовки учителя предметной области «Естественные науки»
- Второй уровень интеграции – уровень дидактического синтеза
- Оценка развития системного естественнонаучного мышления бакалавра, соответствующего уровню формирования педагогической интеграции
- Подсистема подготовки учителя к реализации педагогической интеграции на уровне межпредметных связей
Образовательные стандарты как нормативная база подготовки учителя предметной области «Естественные науки»
При сложившейся в современной школе системе естественнонаучного образования происходит нарушение принципов преемственности и непрерывности. Одним из следствий этого является то, что знания, получаемые учащимися на протяжении всех лет обучения, предстают в разобщенном, бессистемном виде, не связанными между собой общими законами природы.
Поэтому современное образование требует преодоления разрозненности учебных предметов, а проблема взаимосвязи школьных дисциплин является одной из актуальных в современной дидактике, психологии и методиках преподавания. Наиболее остро эта проблема выявляется в процессе преподавания в средней школе интегрированного курса «Естествознание». Интеграция в рамках данного предмета дает возможность отразить в школьном образовании преемственность, взаимосвязь и взаимозависимость наук, диалектику их развития.
Но изучение отдельных школьных предметов не позволяет сформировать у школьников целостных представлений об окружающем мире и месте человека в нем.
Как известно, система знаний о живой и неживой природе формируется комплексом наук, одной из которых является физика. Она изучает самые простые и общие формы движения материи; именно с нее следует начинать цикл естественнонаучных предметов в школе. Следом за физикой, по мнению А.Н. Усовой [378,380], С.М. Похлебаева [278,279], следует изучать химию, а затем биологию.
Роль физики в системе естественных наук приводит к выводу о том, что на основе физики возможна интеграция естественнонаучного знания в курсе естествознания профильной школы.
При этом изменится стратегия изучения данного курса. На первый план выдвигается сам объект изучения. Теперь все его стороны, свойства и проявления изучаются не разобщенно отдельными науками, а несколько наук одновременно изучают один и тот же объект в различных аспектах.
Как известно, каждая наука оперирует своими понятиями. Они отличаются по степени сложности, общности и значимости. Но есть фундаментальные понятия, которые занимают особое место в системе научных знаний и обладают большой степенью общности, к ним относятся: «вещество», «поле», «движение», «взаимодействие», «масса», «энергия», «электрический заряд» и др. Данные понятия формируются на всем протяжении изучения курсов физики, химии, биологии и должны стать генерализующим стержнем курса естествознания» [122, С. 137].
Учебный предмет «Естествознание» является частью предметной области «Естественные науки» и, соответственно, может быть включен в виде отдельного предметного курса в основную образовательную программу для среднего (полного) общего образования образовательной организации. На изучение данного предмета отводится, согласно учебному плану, 210 часов, что соответствует 3 часам недельной нагрузки обучающихся.
Целями изучения интегрированного курса «Естествознание» в старшей школе являются: обучение основам естествознания как науке о природе; развитие интеллектуальных, творческих способностей и критического мышления в ходе проведения учебных исследований, анализа явлений, восприятия и интерпретации естественнонаучной информации; воспитание убежденности в познаваемости мира и возможности использования достижений естественных наук для развития цивилизации; осознанного отношения к реальности опасных экологических и этических последствий, связанных с достижениями естественных наук.
Задачами курса являются: «…освоение знаний о современной естественнонаучной картине мира и методах естественных наук; знакомство с наиболее важными идеями и достижениями естествознания, оказавшими определяющее влияние на наши представления о природе, на развитие техники и технологий; овладение умениями применять полученные знания для объяснения окружающих явлений, использования и критической оценки естественнонаучной информации, содержащейся в сообщениях СМИ, ресурсах Интернета и научно-популярных статьях, для осознанного определения собственной позиции по отношению к обсуждаемым в обществе проблемам науки; применение естественнонаучных знаний в повседневной жизни для обеспечения безопасности жизнедеятельности, охраны здоровья, защиты окружающей среды» [8,С.12]. В содержании стандарта учтены особенности учащихся, выбравших профили гуманитарной направленности в старшей школе. Стандарт, в первую очередь, ориентирован на обеспечение необходимого уровня естественнонаучной грамотности выпускников, которые в дальнейшем не предполагают продолжать образование в области естественных наук.
Важной характеристикой обязательного минимума является степень интеграции его содержания, предлагаемый баланс между предметным и межпредметным материалом. Поэтому его эффективное освоение возможно «на основе применения новой парадигмы, способной объединить естественнонаучный и гуманитарный компоненты культуры, и осознания универсальной роли метаязыка, синтезирующего фундаментальные законы естествознания, философии и синергетики.
Изучивший естествознание должен четко представить себе подлинное единство и целостность природы – то единое основание, на котором построено бесчисленное разнообразие предметов и явлений окружающего нас мира и из которого вытекают основные законы, связывающие микро-, макро- и мега-миры, Землю и Космос, физические и химические явления между собой, и с жизнью, разумом» [90,С.44].
В школьный предмет «Естествознание», как известно, включены три компонента: биология, физика и химия, что и определяет основное содержание данной области знаний. Принцип преемственности в современной школе предусматривает непрерывность естественнонаучного образования на всех ступенях обучения. Сегодня внедрение в практику преподавания интегрированных естественнонаучных курсов на различных ступенях обучения определено как одно из перспективных направлений развития системы школьного естественнонаучного образования.
Второй уровень интеграции – уровень дидактического синтеза
«Горизонтальное» проникновение «идей педагогической интеграции можно рассматривать на уровне формирования связей между различными дисциплинами. Это приводит к интеграции знаний, формированию интегрированных понятий при изучении всех предметов естественнонаучного цикла. На данном этапе осуществляется интеграция – внутрипредметная, межпредметная, образование новых предметов. Функции интеграции в образовании изменяются: интеграция становится механизмом по отношению к процессу гуманитаризации как ведущей тенденции современной науки и образования» [306,С.240].
В своем исследовании Н.В. Ромашкина «выделила компоненты образовательных систем разных уровней, на которых интеграция проявляется как «методологический принцип, преобразуя эти компоненты: создание школ интегрированного типа (школы-гимназии, школы лицеи и др.); разработка интегрированных образовательных программ (например, «Экология и диалектика» JI.B. Тарасова); недрение в практику интегрированных учебных курсов (по авторским и экспериментальным учебным программам: «Естествознание» под ред. А.Г. Хрипковой, «Окружающий мир», JI.B. Веснина, «Физика. Химия» А.Е. Гуревич и др.); проведение интегрированных уроков и других комплексных форм организации учебного процесса (экскурсии, конференции, факультативы, элективные курсы, кружки, лекции и т.п.); потребность в учителе, способном преподавать интегрированные курсы, в учителе не отдельного предмета, а определнной области знаний; интеграция результатов образования: знаний и умений, сформированных в процессе обучения и воспитания качеств личности; поиск путей включения учащихся профильных классов, гомогенных по составу, в гетерогенную образовательную среду, стимулирующую развитие их индивидуальности» [306,С.239]. Н.В. Ромашкина учитывает диалектическую связь интеграции с процессом дифференциации на протяжении всей человеческой культуры, и дает следующее определение педагогической интеграции: «...это принцип осуществления образовательного процесса, основанный на взаимодополнении разных форм постижения действительности и созидающий условия для становления личностно-многомерной картины мира и постижения себя в этом мире» [306,С.239] . Н.И. Павленко по данному вопросу имеет следующее мнение: «Интеграция есть с одной стороны, – взаимообогащение знаний из различных областей, единство знаний и умений; с другой – преемственность между различными ступенями образовательной лестницы, слияние их в единый восходящий ряд, охватывающий все этапы жизненного и профессионального становления личности»[268, С.21]
Интеграция может рассматриваться как методологический принцип осуществления образовательного процесса, основанного на взаимодействии разных форм постижения действительности и создающего условия для становления многомерной картины мира и постижения себя в этом мире, на роль и место человека в нем.
Объектами интеграции в учебном познании могут быть виды знаний, системы научных понятий, законы, теории, ведущие идеи, модели объективных процессов и явлений жизни.
В работе Е.Я. Серополовой [327] выделена как объект интеграции система фундаментальных научных понятий. Исходя из анализа учебных программ и учебников по естественнонаучным дисциплинам для основной школы, автор считает, что наиболее часто используемые понятия для объяснения природных явлений это – масса, энергия работа, температура, дискретность.
В исследовании В.С. Елагиной, посвященном подготовке учителей естественнонаучных дисциплин в процессе их постдипломного образования, рассматривается «осуществление педагогической интеграции естественнонаучных знаний на примерах методологического синтеза; межпредметной интеграции (гуманизация, фундаментализация, технизация, политехнизации) и внутрипредметной интеграции (картина мира, теории, законы, язык науки, понятия, факты)» [123, С. 72 -73].
Оценка развития системного естественнонаучного мышления бакалавра, соответствующего уровню формирования педагогической интеграции
Логическое соединение представлений, понятий, законов и теорий химии, физики, биологии и экологии в единую естественнонаучную картину мира возможно только в рамках системного видения мира. «Интеграция основных элементов системы научных знаний будет способствовать формированию мировоззрения учащихся. Необходимо учитывать, что знания включаются в структуру мировоззрения лишь тогда, когда они усвоены как система, в которой практические и теоретические предметные знания концентрируются, систематизируются вокруг основополагающих идей» [32, C.74].
Учитывая общенаучный характер понятий: масса, энергия, вещество, атом, температура; явлений: диффузия, теплопроводность, поверхностное натяжение, энтропия, радиоактивность и др.; законов сохранения: энергии, импульса, момента импульса, электрического заряда; принципов: соответствия, симметрии, причинности, дополнительности; естественнонаучной картины мира, можно представить изучение предметов естественнонаучного блока в соответствующей системе, реализуя, тем самым, интеграцию учебного материала на уровне целостности. И.И. Соколова в своем исследовании [345] рассматривает естественнонаучное образование, как:
1. «Систему взглядов на мир (цельный системный взгляд на мир как живую самоорганизующуюся систему и человека как часть живой природы: эволюционный взгляд на мир в соответствии с эволюционно синергетической парадигмой; ценностный взгляд на мир, когда жизнь и деятельность человека есть самостоятельная ценность).
2. Отражение тенденций интеграции наук в современном информационном обществе на основе единства их предмета, методов и тенденций гуманитаризации естественных наук» [345,С.42]. Возникает вопрос: какую из естественных наук необходимо взять за основу для реализации целостного подхода к процессу подготовки учителя естествознания? Мы считаем, что приоритетная роль принадлежит физике, изучающей самые простые и общие формы движения материи.
История развития естественных наук свидетельствует о том, что к моменту возникновения химии и биологии классическая физика была уже почти завершена и некоторые из ее положении легли в основу химического и биологического знания.
Д.И. Писарев этому поводу писал «...без физики нельзя взяться за химию; без физики и химии нет возможности приступить к физиологии животных и растений; разумное и плодотворное изучение природы возможно только при соблюдении самой строгой последовательности» [275,С.54].
Но при этом необходимо учитывать, что предметом каждой науки являлись отдельные формы движения материи: физическое, химическое, биологическое. Высшие формы движения возникают на основе низших и включают их в себя. Поэтому физика успешно объясняет химические явления, а физико-химические методы плодотворно применяются для познания специфики живого.
Учителя же должны уметь средствами своего предмета, опираясь на интегративные уровни, формировать у учащихся целостное знание и системное, мышление не только на основе межпредметных обобщений, но и внутрипредметных обобщений в рамках единого предмета «Естествознание» на основе дидактического синтеза и целостности естественнонаучного образования.
Интеграция знаний на основе фундаментальных понятий, законов, принципов, теорий и т.п. существенно повышает приоритет современного естествознания, т.к. знания его фундаментальных положений, мировоззренческих и методологических выводов являются необходимым элементом общекультурной подготовки специалистов любого профиля.
Одна из актуальных проблем современного процесса обучения – проблема формирования у школьников целостных представлений об окружающем мире и месте человека в нем. «Чаще всего знания, получаемые учащимися на протяжении всех лет обучения, предстают в разобщенном, бессистемном виде, не связанные между собой общими законами природы. В результате современные школьники, начиная изучать естественнонаучные дисциплины, воспринимая их, практически не связывают друг с другом и тем более с внешним миром.
«Поэтому современное образование требует преодоления разрозненности учебных предметов, а проблема взаимосвязи школьных дисциплин является одной из актуальных в современной дидактике, психологии и методике преподавания» [115,С.37]. Сквозными элементами пронизывающими весь учебный материал, могут стать философские категории, такие как: понятие, явление, закон, принцип, теория, естественнонаучная картина мира. В дидактике физики известны работы по формированию у студентов представлений о естественнонаучной картине мира (ЕНКМ) [243], о физической теории [364], о законе [19,20,21,56,57], о принципe [77,218,238,172,251,250,259,315,318].
Однако формирование целостных представлений о единстве естественнонаучных понятий в вузе, как правило, не практикуется. Получить представление об исторических процессах дифференциации и интеграции естественнонаучного знания, о цельности знания будущий учитель предмета « Естествознание» может только в вариативном модуле, изучая дисциплины, имеющие интегративное содержание.
Заметим, что само понятие «целостность естественнонаучного знания» имеющее отношение к наивысшему уровню интеграции содержания образования не является новым в науке.
Вопрос об осуществлении интеграции в педагогическом процессе возник в тот период, когда знания, собираемые и обобщаемые философией, перестали укладываться в рамки одной науки, и в результате из философии стали выделяться самостоятельные отрасли знаний. Дифференциация наук, в свою очередь, обусловила переход к раздельному преподаванию учебных дисциплин. В процессе дробления, как свидетельствует история педагогики, между знаниями нарушилась естественная связь, существующая между предметами и явлениями реального мира. Вопрос об осуществлении интеграции в педагогическом процессе возник именно с необходимостью введения в профильных классах курса «Естествознание».
Следует особо обратить внимание на то, что фундаментальные естественнонаучные принципы (соответствия, дополнительности, симметрии, причинности), являющиеся одновременно общенаучными методологическими принципами, входят в структуру ЕНКМ и выражают связи между естественнонаучными теориями как фундаментальными, так и частными.
Так в естествознании идея построения теории, которая может быть использована в изучении систем любой природы, была выдвинута австрийским биологом Л. Берталанфи [38], опубликовавшим свои соображения в (1968). Один из путей реализации этой идеи он видел в том, чтобы отыскивать структурное сходство законов, установленных в различных дисциплинах, и, обобщая их, выводить общесистемные закономерности [69].
Подсистема подготовки учителя к реализации педагогической интеграции на уровне межпредметных связей
В отечественном образовании в Федеральных государственных образовательных стандартах понятие «компетентность» рассматривается как понятие, определяющее результат образования «в совокупности мотивационно-ценностных, операциональных и когнитивных составляющих» [43,136,237,301,340]. «Для компетенции характерно наличие знаний и умений. Компетенция – знаю, как надо делать. Для компетентности характерна возможность (способность, готовность) применять знания и умения. Компетентность – знаю, что надо делать. Таким образом, компетентность – результат применения компетенций в профессиональной деятельности» [301, С.24].
Компетенции выражают идущие в мировом образовании процессы перехода от понятия «квалификация» к понятиям «результат обучения» и «компетентность» [107].
В соответствии с компетентностным подходом должны подвергнуться анализу и подходы к оценке качества учебных достижений[369]. Традиционное определение степени формирования знаний, умений, навыков является в настоящее время недостаточным. Высокую степень значимости приобретает оценка степени развития таких качеств личности, как способность к экстраполяции, умение видеть закономерности, обобщать факты, делать выбор, основываясь на логичных рассуждениях, использовать старые идеи для генерации новых. Способность осмысливать процесс, принимать решения в соответствии с изменившейся ситуацией, мыслить различными сценариями, действовать в условиях нескольких альтернатив рассматриваются как обязательные качества, которые необходимо формировать при обучении в высшей школе.
Все перечисленные качества, по нашему мнению, должны быть в полной мере сформированы не только у студентов, но также у современного учителя-практика, работающего в школе.
Следовательно, при подготовке учителя предмета «Естествознание» в вузе и в процессе постдипломного образования необходим критериальный подход к оцениванию готовности педагога к работе в современной динамично изменяющейся школе.
Оценить эффективность процесса обучения в вузе в соответствии с действующими стандартами предлагается на основе формирования компетенций у студентов: первый уровень – уровень знания, второй – уровень умения, третий – уровень владения [189]. Компетенция определяется как динамичное сочетание знания, понимания, навыков и способностей [413,414]. Развитие компетенции является целью образовательных программ. Компетенции формируются в рамках различных единиц программы и оцениваются на разных этапах обучения. Обратимся к научной литературе с целью выяснения, чем отличаются второй и третий уровень усвоения учебного материала[44,340,366,367,]. В толковом словаре русского языка авторов С.И. Ожегова, Н.Ю. Шведова написано: «Уметь – обладать навыком, полученными знаниями, быть обученным чему-нибудь; … обладать способностью делать что-нибудь» [367, С.832]. «Владеть – иметь своей собственностью; уметь пользоваться чем-нибудь»[367, С.66]. Нетрудно заметить, что эти понятия имеют единый смысл. В толковом словаре Д.Н. Ушакова под понятием «владеть» понимается «искусно действовать» [366, С.64]. Исходя из вышеизложенного, мы будем понимать формирования компетенций у студентов на уровне владения как искусно действовать в определенных ситуациях, например, искусно проводить урок, уметь грамотно изложить свои идеи в курсовой и выпускной квалификационной работе, организовать проектную и исследовательскую деятельность обучающихся и т.п.
На текущий момент естественнонаучное мышление формируется как дифференциально-синтетическое (физическое, химическое, биологическое) на основе внутрипредметных обобщений с ориентацией на особенные для каждой естественной науки сущности. Это объясняется тем, что в качестве основы межпредметных связей указываются различные типы ассоциаций, при этом не уделяется должного внимания основополагающей роли теоретических обобщений, как психологической базы установления связи между научными понятиями. Высшей стадией сформированности естественнонаучного мышления является синтетическая стадия, связанная со сформированностью у учащихся интегративного способа мышления, основанного на межпредметных теоретических обобщениях за счет становления более высокой формы теоретического синтеза — внешнего (междисциплинарного).
Идея развития естественнонаучного мышления учащихся на основе идеи педагогической интеграции принадлежит Г.А. Берулава [35]. Применение методологии естественнонаучного познания позволило автору выделить типы, стадии и уровни развития естественнонаучного мышления, обосновать психологические основы развития мыслительной деятельности у учащихся.
Развивать данный тип мышления у студентов необходимо последовательно, поэтапно, но в системе посредством формирования таких уровней интеграции, как межпредметные связи, дидактический синтез, целостность. В развитии методологической компетентности современного специалиста основополагающую роль играет становление системно-синергетической методологии мышления, овладение соответствующими процедурами мыслительной деятельности, системно-синергетического анализа и синтеза.