Введение к работе
Актуальность исследования обусловлена инновационными изменениями в содержании профессиональной деятельности человека, вызванными новыми социально-экономическими условиями и быстрым развитием современных информационных технологий. Особое значение в этих условиях приобретает информационная культура общества. Происходящие в обществе изменения ставят каждого человека перед необходимостью учиться всю жизнь . Добиться успеха в любой сфере профессиональной деятельности может человек с высоким уровнем развития мышления, в частности, абстрактно-логического.
Выпускник школы, будущий специалист должен уметь нестандартно подходить к решению известных проблем, намечать пути решения вновь появляющихся. Новые задачи требуют от учащихся умений анализировать, синтезировать, конкретизировать, абстрагировать, сравнивать, обобщать, а также логично, доказательно и обоснованно строить цепь суждений и умозаключений, т.е. высокого уровня развития абстрактно-логического мышления. Высокий уровень развития абстрактно-логического мышления -одно из основных условий положительной социализации человека в современном обществе, конкурентоспособности на рынке труда.
Вместе с тем, В. Гузеев, В.Г. Разумовский, Ю.И. Дик, Н.И. Нурминский подчеркивают, что уровень развития абстрактно-логического мышления учащихся не соответствует социальному заказу общества. В связи с этим возникает необходимость совершенствования путей повышения уровня развития абстрактно-логического мышления старшеклассников.
Развитию конкретных видов мышления в процессе обучения физике посвящены работы Н.Е. Важеевской (диалектического), А.В. Коржуева (теоретического), Е.Н. Поляковой (логического), Р.И. Малафеева и В.Г. Разумовского (творческого) и др.
Общие вопросы развития мышления учащихся в процессе обучения решению задач по физике рассматриваются в трудах В.Е. Володарского, Н.М. Зверевой, Л.А. Ивановой, СЕ. Каменецкого, Н.Н. Тулькибаевой, А.В. Усовой и др. Ученые-методисты определяют решение физической задачи как мыслительный процесс, обосновывают его развивающую функцию (различные изменения в знаниях, умениях, способностях, развитии личности учащегося).
В трудах ученых-методистов В.И. Гутмана, В.Н. Мощанского, Н.Н. Тулькибаевой, А.В. Усовой и др. показано, что применение алгоритмов в процессе обучения решению задач по физике повышает уровень обученности учащихся решать задачи по физике и создает предпосьшки повышения уровня развития абстрактно-логического мышления учащихся.
Однако методика применения алгоритмов решения физических задач, обеспечивающая повышение уровня развития абстрактно-логического мышления учащихся старших классов общеобразовательных школ, недостаточно теоретически обоснована и экспериментально разработана.
Актуальность проблемы повышения уровня развития абстрактно-логического мышления учащихся старших классов в процессе обучения решению задач по физике с применением алгоритмов обусловлена рядом противоречий между:
потребностью в выпускниках, обладающих высоким уровнем
развития абстрактно-логического мышления, и недостаточной
разработанностью методики обучения решению задач по физике, способствующей повышению уровня развития абстрактно-логического мышления учащихся старших классов;
увеличением роли алгоритмизации производственных
технологических процессов и недостаточной теоретической обоснованностью и практической разработанностью методики руководства учебной и мыслительной деятельностью учащихся с помощью алгоритмов;
большими потенциальными возможностями применения алгоритмов для обеспечения индивидуально-дифференцированного подхода в процессе обучения и традиционным применением алгоритмов во фронтальных формах учебной работы по физике современной школы.
Эти противоречия определили проблему исследования, суть которой состоит в определении путей повышения уровня развития абстрактно-логического мышления учащихся при решении задач по физике с помощью алгоритмов.
Актуальность данной проблемы определила тему исследования: «Методика применения алгоритмов решения физических задач, обеспечивающая повышение уровня развития абстрактно-логического мышления учащихся старших классов общеобразовательных школ».
Цель работы - обоснование и разработка методики применения алгоритмов решения физических задач, обеспечивающей повышение уровня развития абстрактно-логического мышления учащихся старших классов общеобразовательных школ.
Объект исследования - процесс обучения учащихся старших классов решению задач по физике с применением алгоритмов.
Предмет исследования - развитие абстрактно-логического мышления учащихся старших классов в ходе решения физических задач с применением алгоритмов.
В основу исследования положена гипотеза, согласно которой рост уровня развития абстрактно-логического мышления учащихся обеспечивается дифференцированным варьированием обобщенного алгоритма решения физических задач.
В качестве критериев роста уровня развития абстрактно-логического мышления старшеклассников в процессе решения задач по физике нами выбраны:
увеличение объема знаний учащихся по физике; повышение уровня сформированное операций мышления; повышение качества решения задач учащимися (усвоение структуры и содержания обобщенного алгоритма решения задач по физике,
увеличение количества и физической сложности задач, решаемых самостоятельно, уменьшение времени, затрачиваемого на решение задач).
Для реализации поставленной цели и проверки гипотезы были выдвинуты следующие задачи:
Провести междисциплинарный анализ теоретической разработанности проблемы развития абстрактно-логического мышления старшеклассников.
Проанализировать уровни развития абстрактно-логического мышления учащихся старших классов средних общеобразовательных школ и исследовать корреляцию между уровнем развития абстрактно-логического мышления старшеклассников и умением решать задачи.
Определить условия, обуславливающие развитие абстрактно-логического мышления старшеклассников в процессе решения учебных физических задач с применением алгоритмов.
Подготовить комплекс задач по физике и соответствующих им видов обобщенного алгоритма для учащихся с различным уровнем развития абстрактно-логического мышления.
Разработать методику индивидуально-дифференцированного подхода к учащимся при обучении решению учебных физических задач с применением алгоритмов.
Доказать, что разработанная методика применения алгоритмов решения учебных физических задач способствует повышению уровня развития абстрактно-логического мышления учащихся.
Методолого-теоретической основой исследования явились:
психологическая теория формирования и развития личности (А. Бине, Л.С. Выготский, П.Я. Гальперин, Г. Крэйг, А.Н. Леонтьев, С.Л. Рубинштейн, Н.Ф. Талызина);
психолого-педагогические закономерности формирования умственных действий и процесса решения физических задач (ГА. Балл, Н,Е. Важеевская, В.Е. Володарский, П.Я. Гальперин, Н.М. Зверева, ЛА. Иванова, Е.Н. Кабанова-Меллер, З.И. Калмыкова, СЕ. Каменецкий, А.В. Коржуев, ВА. Крутецкий, А.Н. Леонтьев, И.Я. Лернер, Р.И. Малафеев, Д. Пойя, Н.Н. Тулькибаева, В.Г. Разумовский, Н.Ф. Талызина, А.В. Усова, Л.М. Фридман);
теория формирования обобщенных умений и навыков (Е.Н. Кабанова-Меллер, З.И. Калмыкова, Д. Пойя, Л.М. Фридман, А.В.Усова);
теория использования алгоритмов для повышения уровня мышления учащихся в процессе решения задач (БА. Гохват, В.И. Гутман, Л.Н. Ланда, Д.В. Левченко, В.Н. Мощанский, Н.Ф. Талызина);
теория и практика индивидуализации процесса обучения (Г.Д. Глейзер, Ю.Н. Кулюткина, Г.С. Сухобская, Н.С. Пурышева, Е.С. Рабунский, Н.М. Шахмаев, РА. Утеева, И.Э. Унт);
теория и практика конструирования педагогических тестов (Ю.М. Нейман, Б.У, Родионов, ОА. Татур, ВА. Хлебников, М.Б. Челышкова).
Для решения поставленных задач применялись следующие методы исследования: теоретические (анализ, синтез, проектирование и др.), эмпирические (анкетирование, наблюдение, опрос, хронометрирование, тестирование, педагогический эксперимент).
Исследование проводилось в три этапа.
Мерный этап (2001 - 2002 гг.) - изучение проблемы в философской, психолого-педагогической, методической литературе; анализ и обобщение передового педагогического опыта по обучению решению задач по физике с применением алгоритмов; определение цели, предмета, задач исследования; формулирование рабочей гипотезы; разработка и проведение констатирующего эксперимента.
Второй этап (2002 - 2003 гг.) - теоретическая разработка и экспериментальная проверка методики обучения решению учебных физических задач с использованием алгоритмов, направленной на повышение уровня развития абстрактно-логического мышления учащихся старших классов.
Третий этап (2003 - 2004 гг.) - анализ и обобщение полученных результатов, позволивших подтвердить гипотезу исследования; корректировка отдельных элементов разработанной методики; внедрение методики в учебный процесс подготовительных отделений Пензенского государственного университета и Пензенского государственного педагогического университета, гимназии №53 г. Пензы.
Базой для проведения исследования явились подготовительные отделения Пензенского государственного университета и Пензенского государственного педагогического университета, гимназия №53 г. Пензы, средние общеобразовательные школы г. Пензы №4, 10, 41. В зависимости от цели объем выборки педагогического эксперимента включал от 15 до 1156 человек.
Научная новизна выполненного исследования заключается в обосновании возможности и целесообразности использования алгоритмов в процессе обучения решению задач по физике как одного из путей повышения уровня развития абстрактно-логического мышления учащихся старших классов; создании модели деятельности учителя физики по повышению уровня развития абстрактно-логического мышления старшеклассников с помощью дифференцированного варьирования обобщенного алгоритма решения физических задач.
Теоретическая значимость исследования состоит в определении:
критериев и показателей, позволяющих выявить в процессе решения учебных задач по физике уровень развития абстрактно-логического мышления учащихся старших классов;
принципа варьирования обобщенного алгоритма решения физических задач по логической структуре;
модели деятельности учителя физики по повышению уровня развития абстрактно-логического мышления старшеклассников с помощью обобщенного алгоритма решения задач;
понятий: элементарного алгоритма решения учебной физической задачи, интенсивной и экстенсивной составляющих физической сложности учебных задач по физике.
Практическая значимость исследования состоит в том, что разработаны:
методика индивидуально-дифференцированного подхода к учащимся старших классов при решении физических задач с помощью алгоритмов, обеспечивающая повышение уровня развития абстрактно-логического мышления учащихся;
комплекс задач по физике и соответствующих им видов обобщенного алгоритма для учащихся с различным уровнем развития абстрактно-логического мышления.
дидактические материалы по руководству решением задач по физике в процессе обучения с применением обобщенного алгоритма, дифференцируемого по логической структуре. На защиту выносятся:
Обоснование возможности и целесообразности использования алгоритмов в процессе решения физических задач как одного из путей развития абстрактно-логического мышления учащихся старших классов.
Принцип варьирования обобщенного алгоритма решения учебных физических задач.
Методика индивидуально-дифференцированного подхода к учащимся старших классов при решении физических задач с помощью алгоритмов, обеспечивающая повышение уровня развития абстрактно-логического мышления учащихся.
Апробация материалов исследования и внедрение его результатов в практику осуществлялась в рамках опытно-экспериментальной работы и естественного целостного педагогического процесса обучения физике на подготовительных отделениях Пензенского государственного университета и Пензенского государственного педагогического университета, гимназии №53 г. Пензы.
Основные положения, материалы и результаты исследования обсуждались на научно-методической сессии Московского педагогического государственного университета (Москва, 2003, 2004 гг.); на седьмой Международной конференции «Физика в системе современного образования» (С.-Петербург, 2003 г.); на Всероссийских научно-практических конференциях «Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики в условиях модернизации российского образования» (Екатеринбург, 2003 г., 2004 г); на Всероссийской научно-методической конференции «Обучение физике в школе и вузе в условиях модернизации системы образования» (Нижний Новгород, 2004 г.); на десятой Всероссийской научной конференции студентов физиков и молодых ученых (Москва, 2004 г.); на Международных научно-практических конференциях «Актуальные вопросы преподавания физики» (Пенза, 2002 г., 2004 г.) и научно-методических семинарах учителей физики г. Пензы. Модель деятельности учителя физики по повышению уровня развития
абстрактно-логического мышления с помощью обобщенного алгоритма решения задач по физике внедрена в педагогический процесс подготовительных отделений Пензенского государственного университета и Пензенского государственного педагогического университета, гимназии №53 г. Пензы.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка (174 источника) и приложений; объем диссертации составляет 205 страниц (основной текст 162 страницы), включая 17 таблиц и 18 рисунков.
