Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Факультативный спецкурс в системе обучения физике в современной школе
1.1. Проблема факультативных спецкурсов в методике обучения физике 13
1.2. Факультативный спецкурс в инновационном учебном заведении как средство развития ученика 25
1.3. Методологические знания как компонент мировоззрения в системе факультативных курсов 33
Глава II. Теория и методика разработки и использования спецкурса «Физика природных явлений»
2.1. Концепция построения спецкурса «Физика природных явлений» 45
2.2. Характеристика содержания спецкурса 58
2.3. Методика организации учебного познания 83
Глава Ш. Экспериментальное изучение эффективности разработанной методики
3.1. Задачи и этапы экспериментального исследования 104
3.2. Организация педагогического эксперимента и его результаты 110
3.3 Анализ результатов педагогического эксперимента и выводы 129
Заключение 137
Литература 140
Приложения 159
- Проблема факультативных спецкурсов в методике обучения физике
- Концепция построения спецкурса «Физика природных явлений»
- Задачи и этапы экспериментального исследования
Введение к работе
Сегодняшний этап в развитии системы образования характеризуется всеобщей дифференциацией обучения в школах. Появляются классы гуманитарные, физико-математические, биолого-химические, технические и т.п. Наряду с этим возникают целые школы, именующие себя гимназиями, лицеями, колледжами. Так, в Кировской области по данным департамента образования областной администрации в 1997 - 1998 учебном году работают 33 инновационных учебных заведения. В области открыто большое количество классов гуманитарного профиля, физико-математического и химико-биологического профилей. Таким образом, усиление профильности образования можно считать фактом неоспоримым, причем профильность реализуется не только в старшей школе, но и в среднем звене.
Очевидно, что изменение статуса школы или класса должно сопровождаться изменением содержания и методик конкретных учебных предметов. Физика в гуманитарном, в химико-биологическом классе и в классе физико-математического профиля должна изучаться по-разному, так как задачи преподавания этого предмета в данных классах в определенном смысле различны. Так считают, в частности, Н.С.Пурышева, Л.В.Тарасов, А.И.Бугаев, Е.А.Дьякова, И.К.Садеков, М.А.Урутина и ряд других ученых. Доказательством актуальности разработки методик преподавания учебных предметов в инновационных учебных заведениях является и тот факт, что в последние годы по этой тематике публикуются различные статьи и книги [20, 159], защищаются диссертации [53, 73, 172]. Проанализировав известные методики, программы и учебные пособия по физике, мы можем отметить, что: в основном программы и пособия делятся на несколько групп (общеобразовательные, гуманитарные, для углубленного изучения предмета и т.п.); при этом порой в программе меняется порядок изучения тем, их структура и временное соответствие; в основном программы и пособия для профильного обучения нацелены на старшую ступень, а не на базовый курс, что не соответствует запросам практики; нет строгого теоретического обоснования включения тех или иных вопросов содержания в курс или исключения вопросов или тем из курса, так как порой неясна принципиальная идея самой программы; отсутствуют конкретные методики организации учебной деятельности при обучении физике в профильных учебных заведениях, нет учебников, задачников, дидактических материалов, что, несомненно, тормозит внедрение существующих программ; в программах и имеющихся учебниках слабо, на наш взгляд, представлен методологический аспект изучения физики, что, в конечном счете, ведет лишь к различной глубине изучения одних и тех же вопросов в классах разного профиля.
С другой стороны, в проекте российского стандарта школьного физического образования [169] достаточно четко определено, что 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.
Как подчеркивает В.Г.Разумовский, одна из международных тенденций развития школьного обучения - построение содержания учебного предмета с учетом особенностей научного познания. Эта тенденция обусловлена необходимостью развивать познавательную самостоятельность учащихся и стимулировать их творческую активность. При этом "...методология изучаемой науки становится одновременно и объектом изучения, и способом познания. А научное познание развивается циклически: от анализа совокупности фактов и постановки проблемы к гипотезе, от гипотезы к теоретическим выводам, от выводов к их интерпретации, экспериментальной проверке и практическому применению! [ 165 ].
Стандарт школьного физического образования достаточно четко определяет, что школьный предмет физики должет давать учащимся знания общего научного метода познания и специальных частных методов физической науки, а также формировать умения, необходимые для применения изучаемых методов на практике. Овладение общим методом и частными специальными методами происходит взаимосвязанно.
В концепции школьного физического образования в России [101] заложено, что обновление школы, в том числе школьного физического образования, должно проходить прежде всего в направлении создания оптимальных условий для развития каждого ученика, для формирования человека с новым уровнем сознания, способного к самооценке и критическому мышлению.
Таким образом, противоречие между стремительным обновлением современной школы и неготовностью методической науки теоретически и практически поддержать это обновление делает актуальной тему настоящей диссертации. В частности, перед методикой обучения физике возникли следующие проблемы: необходима разработка программ и методик преподавания как основного, так и факультативных курсов физики для профильных учебных заведений, в том числе для школ и классов химико-биологического профиля; необходимо учесть профильность и вариативность обучения физике в основной школе (7-9 кл); необходимо определить место и удельный вес методологических знаний в новых программах для профильного обучения; необходимо четко определить роль структуры, содержания курсов и методики организации учебного познания в формировании общих методологических знаний школьников; необходимо разработать единую методику диагностики уровня сформированности методологических знаний в учебных заведениях разного профиля.
Научная проблема состоит в противоречии между принципиальной готовностью современной многопрофильной школы осуществить вариативность обучения физике на основе генеральной интегрирующей идеи - формирования у учащихся методологических знаний, - и неготовностью науки обеспечить этот процесс путем создания конкретных методик, между готовностью учащихся воспринимать качественно новый субъективно-значимый для них с учетом профиля школы, класса учебный материал, имеющий методологическую окраску, и отсутствием специальных программ, пособий, дидактических материалов и учебного оборудования у учителя.
Объектом настоящего диссертационного исследования является процесс изучения факультативного спецкурса "Физика природных явлений" в химико-биологическом лицее.
Предмет исследования - принципы построения факультативного спецкурса "Физика природных явлений", принципы подбора его содержания, особенности организации учебной деятельности с целью формирования методологических знаний учащихся.
Основная рабочая гипотеза исследования сформулирована нами следующим образом:
ЕСЛИ методическую систему обучения физике в 8-х и 9-х классах химико-биологического лицея дополнить спецкурсом "Физика природных явлений", основными идеями которого являются: изучение естественных природных объектов на основе единой логики научного познания (выделение явления -> построение его качественной модели -» определение средств описания и количественное описание явления -> характеристика результата изучения явления); ориентир на выделение структуры познавательной деятельности как основного объекта усвоения; использование особого средства управления учебным познанием -системы технологических карт уроков;
ТО это будет способствовать: формированию мотивационной ориентации учащихся на получение физических знаний ( потребность в формулировке и решении учебных задач); формированию научного мировоззрения учащихся (отношение к миру как к объекту познания); формированию у учащихся методологических знаний (знание этапов научного познания и умение их использовать при изучении явлений).
Работа по проверке выдвинутой гипотезы предполагала решить ряд задач исследования:
Изучить состояние практики использования факультативных спецкурсов в обычных и инновационных учебных заведениях.
Выявить особенности контингента учащихся инновационного учебного заведения «химико-биологический лицей» на основе изучения их мотивационной сферы.
Разработать методику диагностики наличия и уровня методологических знаний и умений учащихся.
Разработать методическую систему - факультативный спецкурс «Физика природных явлений» (программа, пособие, методика) и реализовать ее в практике работы химико-биологического лицея.
Экспериментально исследовать изменения мотивационной сферы учащихся, изучающих данный курс.
Экспериментально исследовать изменения методологических знаний и умений учащихся в процессе изучения факультативного спецкурса «Физика природных явлений».
Доказать, что изменения в мотивационной сфере и изменения качества методологических знаний произошли в результате изучения естественных природных объектов на основе единой логики научного познания, на основе выделения структуры познавательной деятельности как главного объекта усвоения.
Для решения поставленных задач нами использовались следующие методы исследования: изучение проектов стандарта школьного физического образования, концепции школьного физического образования в России, педагогической, методической литературы и диссертационных исследований, имеющих отнощение к теме работы; подбор и конструирование тестов, анкет, методик экспериментального изучения определенных качеств личности; тестирование, анкетирование учителей и учащихся, наблюдение за учебным процессом; беседы с учителями, личный опыт преподавания.
Теоретической основой исследования стали работы:
Ю.А. Саурова, вскрывающие роль деятельности учащихся в процессе обучения физике;
В.Г. Разумовского, в которых сформулирован принцип цикличности для учебного познания;
В.В. Мултановского, отражающие роль теоретических обобщений в построении учебного предмета;
Г.М. Голина, СУ. Гончаренко, Н.К. Гладышевои, А.В. Усовой, Н.В. Шароновой, посвященные методологии научного познания в школьном курсе физики;
В.В. Давыдова, Н.М. Зверевой, вскрывающие проблемы развития учащихся в процессе обучения;
Ц.Б. Кац, В.А. Кондакова, Л.В. Тарасова, Н.С. Пурышевой, В.Р. Ильченко, СВ. Киктева, М.М. Мирбабаева, направленные на исследование особенностей содержания образования, в том числе содержания факультативных курсов;
А.К. Марковой, Л.М. Фридмана, М.И. Грабаря, И.И. Краснянской, А.А. Кыверялга, раскрывающие методы научных исследований в области педагогики.
Организация исследования осуществлялась поэтапно.
На первом этапе (1992 - 1994 гг) была разработана программа по х биофизике для учащихся 11 классов химико-биологического лицея, и проведена ее практическая проверка в течение двух лет.
На втором этапе (1994 - 1995 гг) была сформулирована теоретическая идея, выраженная в данной работе в форме гипотезы, теоретически осмыслена существующая научная проблема, изучена и проанализирована специальная литература методического характера, в том числе авторефераты кандидатских и докторских диссертаций, разработана дидактическая конструкция - технологическая карта урока, проведен констатирующий педагогический эксперимент.
Третий этап (1995 - 1996 гг) был посвящен разработке и экспериментальной проверке факультативного спецкурса "Физика природных явлений" в учебном процессе химико-биологического лицея и многопрофильной гимназии № 28 г.Кирова, на этом этапе был организован отслеживающий эксперимент.
На четвертом этапе (1996 - 1997 гг) было закончено написание пособия по спецкурсу "Физика природных явлений" с учетом результатов педагогического эксперимента, проведен итоговый эксперимент и завершено оформление диссертации.
По проблеме исследования автор неоднократно выступал на заседании кафедры теоретической физики и методики обучения физике ВШУ (1994 -1997 гг), на научных конференциях ВГПУ (21 марта 1996 г., 10 марта 1997 г.), на курсах учителей физики в Кировском областном ИУУ (1995 г.), на областной научно-практической конференции «Опыт и проблемы обучения физике в Кировской области» (7 января 1997 г.), на федеральной научно-практической конференции «Проблемы гуман изаци и естественнонаучного образования» в Нижнем Новгороде (25 апреля 1996 г.), на международной конференции «Школьный физический эксперимент. Проблемы и решения» в г.Глазове(24 января 1997 г., 30 января 1998 г.), на республиканской научно-теоретической конференции «Модели и моделирование в методике обучения физике» в г. Кирове (16 октября 1997 г.). Автором опубликовано 13 печатных работ, в том числе программа факультативного спецкурса «Физика природных явлений» как региональный компонент оазисного учебного плана.
Научная новизна исследования состоит в следующем:
Исследована мотивация школьников 7-9 классов при изучении физики в школах и классах разного профиля, зафиксировано влияние объекта изучения и структуры познавательной деятельности на мотивацию учения.
Разработана концепция построения названного спецкурса, включающая следующие положения: ведущей идеей при отборе содержания является организация учебной деятельности в соответствии со структурой научного познания; основным объектом усвоения при изучении спецкурса является логика научного познания, выраженная формулорй: выделение явления -+ построение его качественной модели -> определение средств описания и количественное описание явления -> характеристика результата изучения явления; мотивация учебной деятельности обеспечивается отбором объектов изучения (субъективно значимых для ученика и объективно подходящих для использования при их изучении всех этапов логики научного познания) и организацией учебного процесса; организация учебного процесса управляется с помощью системы технологических карт уроков.
3. Разработана система методических средств по организации изучения названного спецкурса, включающая в себя; программу факультативного спецкурса; планирование всех занятий (основное содержание, приемы и методы, домашние работы и пр.); вариант учебного пособия - практикума для работы на уроках и дома; комплекс практических заданий по изучению явлений живой и неживой природы.
4. Изучено формирование методологических знаний (выраженных в логике научного познания) при освоении спецкурса "Физика природных явлений".
Практическое значение работы заключается в том, что: разработана программа факультативного шещурса <<Физика поиродньк явлений>> как региональный компонент базисного учебного плана; разработаны методические средства (модели уроков) для широкого использования учителями всех типов школ; подготовлено учебное пособие к данному спецкурсу, построенное на основе результатов проведенного исследования; спецкурс «Физика природных явлений» в настоящее время является составной частью учебного плана химмссь^иологического лицея г.Кирова. результаты исследования могут быть использованы при подготовке учителей физики в вузе и повышении их квалификации в шкггитуте усовершенствования учителей.
Теоретическая значимость исследования заключается в доказательстве возможности построения и эффективонсти использования факультативного спецкурса, нацеленного на формирование методологической культуры школьников, а также в формулировке принципов построения такого курса.
Обоснованность и достоверность научных _резупыпатов обеспечена: опорой на фундаментальные положения методики обучения физике, дидактики, психологии; анализом существующей гфоблемы как с точки зрения теории, так и практики преподавания физики в общеобразовательных школах и в инновационных учебных заведениях; личным опытом работы соискателя по теме исследования в химико-биологическом лицее г. Кирова (более 6 лет); комплексом методик исследования (широко иэяестных и авторских); применением математического аппарата обработки стахисти^хжих данных; многоіфатнойзкшергизойоснснвимхглзультатов
На защиту выносится:
Концепция тюстроения факультативного спецкурса, нацеленного на формирование у школьников методологических знаний.
Методическая система - факультативный спецкурс "Физика природных явлений", включающая в себя программу, пособие и методику организации учебной деятельности.
Проблема факультативных спецкурсов в методике обучения физике
Факультативные занятия в отечественной школе проводятся уже более тридцати лет. За это время создано большое количество программ [85, 131, 158, 203), разработана методика факультативных занятий [127], опубликованы пособия для учащихся по факультативным курсам [ 76, 77, 78, 146 ]. Проблема факультативов обсуждалась неоднократно на научных конференциях [155] но, несмотря на это, к концу 90-х годов она еще во многом не решена.
На сегодняшний день в методике известна классификация факультативов: спецкурсы, курсы повышенного уровня и курсы прикладной физики, определено назначение каждого из направлений. [127].
Спецкурсы - глубоко изучают какой-либо раздел физики, играющий важную роль в формировании мировоззрения учащихся.
Курсы повышенного уровня - сочетают теоретическую и экспериментальную подготовку учащихся, углубляют их знания, полученные на уроке, способствуют развитию разносторонних интересов.
Курсы прикладной физики - знакомят с важнейшими путями и методами использования физических законов и явлений в практике, развивают интерес к современной технике.
Тематика факультативных спецкурсов очень обширна. Первый тип -это факультативы, компенсирующие отсутствие некоторых важных тем в программе основного курса. Такую роль на протяжении ряда лет выполнял факультативный спецкурс «Оптические явления» (8 класс). Второй тип -это факультативы, на которых более глубоко изучаются отдельные разделы школьного курса физики. Третий тип - это факультативы, посвященные методам решения физических задач.
Один из подходов к реализации факультативных спецкурсов на практике заключается в том, что разрабатывается и предлагается учителям единый комплекс факультативных занятий по единой программе и пособиям. Такой подход осуществлен О.Ф.Кабардиным [76, 77, 78]. Другой подход, более сложный, заключается в многовариантности программ. Сегодня этот второй подход выглядит наиболее перспективно, так как позволяет осуществить творческий процесс по созданию и ведению самых разнообразных курсов. На сегодняшний день мы имеем количество программ факультативных спецкурсов, не поддающиеся никакой оценке, так как их разработкой занимаются в каждом регионе. Однако проведенный нами опрос учителей физики г. Кирова показал, что в настоящее время факультативы или не ведутся вообще, или ведутся факультативы третьего типа, не требующие от учителя большой подготовки, не требующие наличия специальных учебных пособий и т.п. Факультативные спецкурсы явились предметом диссертационных исследований В.А. Кондакова, М.М.Мирбабаева, С.В.Киктева и других ученых, но ни один из этих факультативов фактически не преподается в школе.
Концепция построения спецкурса «Физика природных явлений»
В первой главе нами было показано, что в структуре школьного физического образования может присутствовать такой элемент, как факультативный спецкурс, направленный на формирование у учащихся инновационного учебного заведения методологических знаний. Таким образом, основная практическая задача данной диссертационной работы заключается в создании такого курса и, прежде всего, в определении его основных концептуальных особенностей. Концепция подразумевает выделение некоторого общего взгляда на то, каким образом данный курс может выполнить отведенную для него роль и каковы его отношения с другими методическими компонентами системы школьного образования.
Предназначение курса (а, следовательно, и цель его введения) определяет задачи, которые данный курс должен решить. Эти задачи, на наш взгляд, следующие:
1. обеспечить положительную мотивацию к изучению физических явлений;
2. вооружить учащихся общим методом (логикой) изучения явлений природы;
3. активизировать творческую и самостоятельную деятельность познания;
4. содействовать формированию "мировоззрения исследователя", имеющего потребность постановки и решения познавательных задач. Процесс обучения имеет как содержательную, так и процессуальную стороны, поэтому в концепции речь пойдет одновременно и о роли содержания, и о роли организации деятельности при решении вышеперечисленных задач.
Решение первой задачи - формирование мотивации - требует анализа мстивационной сферы субъектов учения (школьников, изучающих курс). Мотивационная сфера - это достаточно обширная область человеческой психики, более того, она определяет деятельность конкретного индивида, который решил для себя, что ему интересно, а что нет, что является более важным, а что менее. Таким образом, наличие положительной мотивации к деятельности уже во многом обеспечивает успех этой деятельности [122],
В методике обучения физике известно достаточно много приемов и средств влияния на мотивационную сферу ребенка. Такими средствами, например, являются яркий демонстрационный эксперимент, экскурсы в историю физики, создание проблемных ситуаций на уроке и др. Нисколько не умаляя важности использования в работе учителем подобных приемов, все же следует отметить и то, что не всегда эти приемы "работают" в полной мере. К сожалению, зачастую главным мотивационным фактором в деятельности учения выступают отметки. Нам необходимо выделить такие средства повышения мотивации, которые не были бы связаны с оценкой знаний и носили бы не локальный, а глобальный характер. По нашему мнению, таких факторов два: субъективно-значимый объект изучения и владение методикой изучения этого объекта.
Задачи и этапы экспериментального исследования
Педагогический эксперимент, проведенный в рамках диссертационной работы, имел цель проверить правильность предположений, высказанных в гипотезе исследования. Итак, нам необходимо было доказать, что если методическую систему обучения физике в 8-х и 9-х классах химико биологического лицея дополнить спецкурсом "Физика природных явлений", то это будет способствовать:
а) формированию мотивационной ориентации учащихся на получение физических знаний (потребность в формулировке и решении учебных задач);
б) формированию научного мировоззрения учащихся (отношение к миру как к объекту исследования и познания);
в) формированию у учащихся методологических знаний (знание этапов научного познания и умение их использовать при изучении явлений).
Причем этого можно ожидать при условии, что спецкурс строится на основе следующих концептуальных идей:
а) изучение естественных природных объектов на основе логики научного познания (выделение явления - построение его качественноймодели -V определение средств описания и количественное описание явления —» характеристика результата изучения явления);
б) ориентир на выделение структуры познавательной деятельности как основного объекта усвоения;
в) использование особого средства управления учебным познанием системы технологических карт уроков. На основе трех положений гипотезы определились три направления в организации экспериментальной работы.
1. Исследовать уровень мотивации учащихся при изучении физики и определить изменения в мотивационной сфере в результате использования спецкурса "Физика природных явлений".
2. Исследовать сформированность некоторых методологических знаний как составной части научного мировоззрения и определить изменение качества данных знаний в процессе работы со спецкурсом.
3. Исследовать влияние средств организации учебной деятельности, представленных в пособии в виде системы технологических карт уроков, на успешность формирования методологических знаний учащихся.
При исследовании мотивации мы исходили из того, что мотивация -это одна из наиболее существенных составляющих учебной деятельности ученика (А.К.Маркова и др.). Развитие мотивационной сферы (потребностей, мотивов, целей, интереса) является одним из показателей успешности учения. Исследование мотивации имеет немаловажное значение для поиска эффективных приемов и форм обучения, для создания новых пособий и методик, формирования и корректировки учебных программ, организации курсов переподготовки учителей. Мотивация тесно связана с уровнем познавательного интереса к предмету, который, как считает Г.И.Щукина, может служить индикатором общего развития учащихся. Основания для этого таковы: познавательный интерес связан с учением, познавательный интерес взаимодействует с активностью и самостоятельностью и по познавательному интересу можно судить об уровне актуального развития и о зоне ближайшего развития ребенка. [217]. При исследовании сформированности методологических знаний нам важно было отследить, как школьники умеют выполнять следующие действия: умение выделить физическое явление из многообразия окружающей природы.
