Пропедевтика в непрерывном физическом образовании в школе и педвузе
На правах рукописи
Потапова Марина Владимировна ПРОПЕДЕВТИКА В НЕПРЕРЫВНОМ ФИЗИЧЕСКОМ ОБРАЗОВАНИИ В ШКОЛЕ И ПЕДВУЗЕ 13.00.02. – теория и методика обучения и воспитания (физика)
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени доктора педагогических наук
Челябинск - 2008
Работа выполнена на кафедре теории и методики обучения физике государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Челябинский государственный педагогический университет»
Научный консультант: доктор педагогических наук, профессор Даммер Манана Дмитриевна
Официальные оппоненты: доктор педагогических наук, профессор Гранатов Георгий Георгиевич доктор педагогических наук, профессор Оспенникова Елена Васильевна доктор физико-математических наук, профессор Ильин Вадим Алексеевич
Ведущая организация: ГОУ ВПО «Новосибирский государственный педагогический университет»
Защита состоится 15 октября 2008 года в 10 часов на заседании дис сертационного совета Д 212.295.02 при ГОУ ВПО «Челябинский государствен ный педагогический университет» по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. Ленина, д. 69, ауд.
С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки Челябинского государственного педагогического университета
Автореферат разослан «6» сентября 2008 г.
Ученый секретарь диссертационного совета доктор педагогических наук, профессор В.С. Елагина ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДОВАНИЯ Актуальность исследования. Проблема целостности и непрерывности в иссле довании образовательного процесса становится особенно актуальной в связи с мо дернизацией основных его компонентов (основная школа, старшая профильная шко ла, высшее учебное заведение). Изучить закономерности функционирования и разви тия образовательного процесса можно на основе ведущих принципов обучения: на учности, последовательности, системности, преемственности, фундаментализации и генерализации. Они определяют развитие образовательной системы, которое идет от простого к сложному, от сущности первого порядка к сущности второго, третьего и т. д., а развитие физического знания в системе непрерывного и целостного процесса учебного познания идет от фактов, понятий к идеям, концепциям, теориям, а от них к научной картине мира.
В современных педагогических теориях отмечается, что концепция непрерыв ности образования основывается на объективных, необходимых, существенных и по вторяющихся связях, которые, с одной стороны, отражают сущность процесса по знания, с другой стороны, определяют принципы и правила его организации. Содер жание и характер закономерностей при переходе от одного этапа непрерывного об разования к другому усложняется, опирается на более простые, ранее пройденные ступени познания.
Концепция такого образования, отмечает М.В. Кларин, включает несколько ха рактеристик: 1) констатационную (понимание того, что непрерывное образование отличается от самообразования и других форм обучения взрослых);
2) феноменологическую (описание феномена непрерывного образования, его реали стическую оценку, упорядочение основных целей);
3) методологическую (выработка ядра концепции непрерывного образования);
4) конкретную (разработка концепции применительно ко всем звеньям системы непрерывного образования). В совокупно сти они определяют сущность непрерывного образования, одобренного основными правительственными документами: Законом Российской Федерации «Об образовании», Федеральным законом «О высшем и послевузовском образовании», «Национальной доктриной образования в Российской Федерации до 2025 года», Федеральной целевой программой развития образования на 2006-2010 годы».
Педагоги А.А. Андреев, И.П. Подласый, А.Н. Тихонов, Ю.Г. Татур и др., иссле дуя структуру непрерывного образования, в соответствии с законом «Об образовании», выделяют шесть уровней и одиннадцать ступеней этой целостной системы: начальное общее;
основное общее;
среднее (полное) общее;
начальное профессиональное (на базе основного общего);
начальное профессиональное (на базе среднего (полного) об щего);
среднее профессиональное (на базе основного общего);
среднее профессио нальное на базе среднего (полного) общего;
высшее профессиональное образование (бакалавриат);
высшее профессиональное образование (специалитет);
высшее профес сиональное образование (магистратура);
послевузовское профессиональное образова ние (аспирантура).
Казалось, если составить образовательные программы, которые предусматривают осуществление преемственных связей между отдельными ступенями непрерывной об разовательной системы, то уже этого станет достаточно для того, чтобы решать сложные проблемы целостного образования. Однако изучение состояния непрерывно го образования показало, что его отдельные ступени слабо связаны между собой (А.Б. Владиславлев, С.М. Годник, Г.П. Зинченко, М.В. Кларин, Г. Колтаж, Н.К. Сергеев и др.). Проведенное нами констатирующее исследование на примере курса физики средней (полной) школы и курса общей физики педвуза убедило в том, что ни линейно-ступенчатое построение образовательных программ, ни концентриче ское обучение физике в школе и вузе не решают в полной мере задач непрерывного фи зического образования. Поэтому необходима целенаправленная, специально организо ванная работа по взаимосвязи отдельных этапов (ступеней) такого образования. В системе непрерывного физического образования можно выделить несколько концен тров обучения и соответствующие им курсы: курс физики основной школы курс фи зики старшей профильной школы курс общей физики вуза курс теоретической фи зики вуза специальные курсы, использующие законы, теории физики (электротехника, радиоэлектроника, технология).
Каждый из приведенных курсов построен систематично и последовательно, од нако при переходе на последующую образовательную ступень обучаемые, как прави ло, испытывают затруднения, связанные с изменением уровня представления содер жания, методов и форм обучения. Ни один из существующих учебников физики для школы и педвуза не учитывает проблемы переходного периода. Поэтому требуется специально разработанная система предварительного обучения – пропедевтики, свя зывающей рядом расположенные концентры и учитывающей особенности переход ного этапа непрерывного физического образования.
Решению определенных задач непрерывного физического образования посвя щены работы С.Н. Бабиной, И.Л. Беленок, В.А. Бетева, С.В. Бубликова, Г.Д. Бу харовой, Н.Е. Важеевской, Т.Н. Гнитецкой, Г.М. Голина, Г.Г. Гранатова, А.И. Гурь ева, М.Д. Даммер, Ю.И. Дика, В.С. Елагиной, В.Ф. Ефименко, В.И. Земцовой, Л.Я. Зориной, П.В. Зуева, В.А. Ильина, С.Е. Каменецкого, И.С. Карасовой, Н.А. Клещевой, А.Н. Крутского, В.В. Лаптева, И.Я. Ланиной, М.П. Ланкиной, Р.И. Малофеева, В.В. Мултановского, Е.В. Оспенниковой, А.В. Петрова, А.И. По дольского, Н.С. Пурышевой, В.Г. Разумовского, Ю.А. Саурова, В.Я. Синенко, М.И. Старовикова, С.А. Старченко, С.А. Суровикиной, В.И. Тесленко, Н.Н. Туль кибаевой, А.В. Усовой, Т.Н. Шамало, А.А. Шаповалова, Н.В. Шароновой, О.Р. Ше фер, Л.С. Хижняковой, О.А. Яворука и др. Однако авторы не рассматривали в своих исследованиях пропедевтику как необходимое дидактическое условие непрерывности физического образования, а преемственность и персонализацию как принципы, реа лизующие это условие. В методических исследованиях определенные решения этой проблемы были найдены Т.А. Боровских, О.И. Коломок, Л.Ю. Нестеровой, А.В. Петровым, Е.А. Шишкиным и др. Но в известных нам работах не определен статус пропедевтики, ее уровни, функции и факторы, определяющие характер преем ственных связей. Все описанное выше высветило в исследуемой проблеме противо речия:
С одной стороны, психологами, философами, педагогами признается важность решения задач непрерывного образования, с другой стороны, поиск исследовате лями средств реализации этих задач носит нередко частный характер. Всякий раз они создают принципиально иную методическую систему применительно к от дельным ступеням непрерывного образования, не выходя за их границы и не рас сматривая проблем переходного периода.
С одной стороны, на непрерывность физического образования обращают вни мание государственный стандарт, закон «Об образовании», концентрическое по строение образовательных программ, с другой стороны, наблюдается слабая связь концентров обучения физике, недостаточная разработанность теоретиче ских оснований для реализации пропедевтики, практических рекомендаций по проведению пропедевтических занятий.
С одной стороны, неодинаковая подготовка учащихся в школе, студентов в ву зе требует специальных мероприятий по «выравниванию» знаний и умений на начальном этапе любого концентра физического образования, с другой стороны, программы не выделяют специального времени на пропедевтическое обобщение знаний и умений, приобретенных ранее, на методологический анализ структуры и содержания курса физики.
С одной стороны, компоненты процессуальной стороны обучения устоялись, приобрели характер относительной однозначности и традиционности, с другой стороны, необходимость учета индивидуальных и личностных особенностей обучающихся требует разработки интерактивных методик, реализующих лично стно ориентированный подход в пропедевтическом обучении физике.
Таким образом, противоречие между необходимостью реализации непрерыв ного физического образования и действительным состоянием возможных средств, обеспечивающих преемственность ступеней непрерывного обучения делает актуаль ным исследование проблемы поиска теоретико-методологических и методических оснований для включения пропедевтики в непрерывное физическое образование.
Целю исследования является обоснование, разработка и реализация концепции пропедевтического обучения в непрерывном физическом образовании.
Объектом исследования явился процесс непрерывного физического образова ния в школе и педвузе, ориентированный на осуществление преемственных связей между отдельными этапами обучения.
Предметом исследования послужила пропедевтика, средства ее осуществле ния, методика проведения пропедевтических занятий, реализующих идеи преемст венности и персонализации в непрерывном физическом образовании.
Общая теоретическая идея, составляющая основу диссертационного исследо вания, заключается в следующем:
1. Непрерывное образование – это единая развивающая система, состоящая из по следовательно связанных этапов, каждый из которых создает предпосылки для перехода системы на более высокий уровень развития.
2. Преемственность характеризует связь между отдельными этапами развития сис темы, сущность которой заключается в сохранении некоторых элементов целого этой системы.
3. Концепция непрерывности образования и теория развивающего обучения взаи мосвязаны, потому что их базис составляет закон динамического развития обра зовательной системы.
4. Основное требование реализации закона динамического развития в системе не прерывного физического образования определяется выполнением двух его прин ципов (преемственности и персонализации), которые являются методологиче ским основанием для осуществления пропедевтики. Принцип преемственности указывает на необходимость взаимосвязи элементов сложной непрерывной обра зовательной системы, а принцип персонализации на организацию познавательной самостоятельности развивающейся личности.
5. Пропедевтика как необходимое условие проектирования непрерывного физиче ского образования, взаимная адаптация и трансформация структурных компонен тов системы как квазидостаточное условие непрерывности в переходах между ступенями физического образования определяют методологические предпосылки для конструирования пропедевтического обучения.
6. Пропедевтическое обучение в системе непрерывного физического образования, целесообразно строить в соответствии с принципом персонализации, опираясь на стадии развития психических функций и поведения обучаемых, обусловленных формами их психической деятельности.
7. Факторы, определяющие особенности содержания и структуры пропедевтики це лесообразно классифицировать по разным основаниям: временному, информаци онному, логическому, гуманитарному, методологическому, интегративному, процессуальному.
8. В структуре пропедевтики в соответствии с основными концентрами обучения физике можно выделить подготовительный, методологический, профессиональ ный уровни.
Изложенные концептуальные идеи конкретизированы в виде положений, сфор мулированных в форме гипотезы исследования: повышение качества усвоения зна ний и умений по физике при переходе учащихся на новую ступень образования и со хранение непрерывности процесса обучения возможно, если:
разработать концепцию, определяющую теоретико-методологические основы пропедевтического обучения физике;
изучение физики на любом этапе непрерывного физического образования начи нать с пропедевтического курса, образовательная программа которого построена на основе принципов преемственности и персонализации;
дидактические средства реализации пропедевтики – пропедевтические курсы, будут отражать уровневую структуру пропедевтики: опережающий пропедевти ческий курс, элективный пропедевтический курс предпрофильной подготовки;
элективный пропедевтический курс профильной подготовки (подготовительный уровень пропедевтики);
пропедевтические курсы к дисциплинам общей физики (методологический уровень пропедевтики);
пропедевтические спецкурсы инте гративного содержания, пропедевтические факультативы (профессиональный уровень пропедевтики);
содержание учебного материала, включенного в программы пропедевтических курсов, будет отобрано с учетом длины и интенсивности преемственных связей, дидактических единиц обучения;
содержание пропедевтического курса, связывающего рядом расположенные кон центры обучения физике, будет включать учебный материал, систематизирован ный на основе принципов фундаментализации и генерализации, представленный в виде обобщающих таблиц или граф-схем;
структура пропедевтических курсов будет отражать эволюцию физического зна ния и этапы становления физической картины мира;
методика проведения пропедевтических занятий будет строиться на основе по знавательной деятельности, создающей условия для формирования познаватель ной самостоятельности обучаемого;
необходимыми элементами методики пропедевтического обучения будут отсро ченное повторение, коррекция знаний и умений, опережающее обучение, адапта ция обучаемых к новому содержанию, методам и формам обучения. При этом учебный процесс будет поддерживаться средствами современных технологий обучения.
Задачи исследования 1. Изучить состояние непрерывного физического образования в отечественной и за рубежной литературе, в практике школьного и вузовского обучения.
2. Определить теоретико-методологические и методические основания и условия для включения в непрерывный образовательный процесс пропедевтики, средств ее реализации – пропедевтических курсов, связывающих любые два рядом рас положенных концентра обучения физике.
3. Разработать методологическую, психолого-педагогическую модели проектирова ния непрерывного физического образования, определив в них место пропедевти ки, принципов преемственности и персонализации, пропедевтического курса, по знавательной самостоятельности обучаемых.
4. Разработать образовательные программы, структуру и содержание пропедевтиче ских курсов, связывающих рядом расположенные концентры обучения физике в системе непрерывного образования.
5. Разработать методику проведения пропедевтических занятий, реализующих идеи личностно ориентированного обучения, направленную на формирование позна вательной самостоятельности в условиях тьюторской поддержки обучаемых.
6. Разработать средства сопровождения учебного процесса (структурно-логические схемы по всем разделам курса физики для пропедевтического обучения;
цифро вой образовательный ресурс «Инструментарий организационно-методической деятельности молодого учителя физики»).
7. Осуществить экспериментальную проверку результативности пропедевтических курсов как связующих звеньев в концентрическом построении системы непре рывного физического образования.
Методологическую основу исследования составили: 1) диалектика процесса познания, рассматривающая процессы и явления во всеобщей взаимосвязи, целост ности и причинной обусловленности;
2) диалектическая логика как теория познания;
3) историзм, предполагающий изучение явлений в становлении и развитии;
4) теория развивающего обучения, законы динамического развития личности, в основе кото рых лежит принцип персонализации;
5) концепция развития познавательной само стоятельности, рассматривающая этапы развития личностного опыта обучаемого;
6) теория систем, рассматривающая непрерывность как целостную, взаимосвязанную, иерархизированную совокупность элементов (этапов, концентров, уровней);
7) психологическая теория деятельности, опирающаяся на стадии развития психиче ских функций и поведения обучаемых;
8) теория содержания общего образования, теория формирования обобщенных умений;
9) система подходов (личностно ориен тированного, системного, деятельностного, компетентностного).
Для решения поставленных в исследовании задач применялись различные тео ретические и эмпирические методы исследования.
Теоретические методы: анализ нормативных документов об образовании, фи лософской и психолого-педагогической, научно-методической литературы по про блеме исследования;
моделирование процесса непрерывности физического образо вания как целостной системы;
метод системного анализа содержательной и процес суальной сторон обучения учащихся и студентов в школе и вузе;
понятийно терминологический анализ литературы для описания терминологического поля про блемы исследования.
Эмпирические методы исследования: анализ и обобщение эффективного педа гогического опыта и практики отечественной и зарубежной школы по реализации принципов преемственности и персонализации;
анкетирование, беседы, наблюдение;
организация констатирующего эксперимента, в ходе которого изучалось состояние исследуемой проблемы в практике работы школы и педвузов;
проведение пробного, обучающего и контрольного экспериментов с применением методики критериально ориентированной диагностики, поэлементного и пооперационного анализа, в ходе которых проверялась результативность разработанной системы непрерывного физи ческого образования на разных ее этапах;
статистические методы обработки педаго гического эксперимента.
Исследование проводилось в несколько этапов (1995-2008 гг.).
На первом этапе (1995-1999 гг.) осуществлено осмысление теоретико методологических основ исследования, выявлено состояние проблемы непрерывно сти физического образования в науке, в школьной и вузовской практике обучения;
определены методологические аспекты исследования (проблема, объект, предмет, цель, гипотеза, задачи исследования);
уточнен терминологический аппарат исследо вания (непрерывность, преемственность, взаимная адаптация и трансформация, про педевтика, пропедевтический курс, персонализация);
изучена программа, структура и содержание опережающего пропедевтического курса физики для 5-6 классов (М.Д. Даммер);
осуществлен анализ программы, структуры и содержания курса фи зики старшей профильной школы и курса общей физики педвуза. Проведены конста тирующий и пробный эксперименты по апробации пропедевтического опережающе го курса (V – VI классы основной школы) и пропедевтических курсов «Введение в механику» и «Введение в молекулярную физику и термодинамику» (педвуз).
На втором этапе (2000-2003 гг.) разработаны методологическая модель непре рывного физического образования;
дидактическая модель проектирования непре рывного физического образования;
осуществлено осмысление структуры пяти кон центров обучения физике в школе и вузе (опережающий курс;
курс физики основной школы;
курс физики старшей профильной школы;
курс общей физики педвуза;
курс теоретической физики педвуза) на основе принципов преемственности и персонали зации;
определен статус пропедевтики, уточнено ее определение, выделены факторы, характеризующие ее содержание и функции;
выделены уровни пропедевтики, и в со ответствии с ними разработаны структура и содержание пропедевтического курса как дидактического средства, реализующего преемственные связи рядом располо женных концентров обучения. Проведен пробный эксперимент по апробации обра зовательной пропедевтической программы «Введение в курс общей физики педву за».
На третьем этапе (2004-2007 гг.) исследования разработана концепция про педевтического обучения в системе непрерывного физического образования, модель проектирования непрерывного процесса познания, определено место в ней пропедев тики и самостоятельной познавательной деятельности. Раскрыта роль тьюторского сопровождения в пропедевтической самостоятельной познавательной деятельности;
обоснован пропедевтический характер элективных курсов предпрофильной и про фильной подготовки учащихся основной и старшей школы, способствующих рас крытию субъектного опыта школьников, развитию их интереса к определенной об ласти научного знания. Разработана интегративная модель взаимосвязи четырех компонентов системы профессионального уровня пропедевтики;
разработана про грамма интегративного спецкурса, основной задачей которого служит пропедевтиче ская профессиональная подготовка студентов к осуществлению в школе межпред метных связей физики с предметами естественного цикла. Проведен обучающий эксперимент по апробации пропедевтических элективных курсов в школе, пропедев тического курса «Введение в дисциплины курса общей физики» в педвузе, пропедев тического спецкурса «Физика в живых системах».
На четвертом этапе (2007-2008 гг.) педагогического исследования осуществ лены проверка влияния пропедевтического обобщающего повторения на качество усвоения основных понятий, составляющих базис естественнонаучной и физической картины мира, влияние роли коррекции знаний и умений на качество результатов их усвоения;
определение влияния методов и приемов обучения на качество усвоения сложных и трудных вопросов курса физики. Проведены анализ и обобщение резуль татов эксперимента и исследования в целом. Разработана структура и содержание цифрового образовательного ресурса «Инструментарий организационно методической деятельности молодого учителя физики (портфолио)».
Научная новизна исследования Разработана концепция пропедевтического обучения в системе непрерывного физи ческого образования. В структуру концепции входят основание, ядро и следствие.
Основание состоит из следующих научно-педагогических фактов:
• непрерывность, целостность и цикличность в эволюционном процессе учебного познания обусловлены преемственными связями между структурными компонен тами физической картины мира (большой цикл познания) и компонентами знания, входящими в фундаментальную физическую теорию (малый цикл познания);
• преемственность между отдельными ступенями непрерывного физического обра зования определяется: 1) правилами адаптации и трансформации;
2) статистическими правилами расчета нелокальных связей первого и второго рода между элементами знаний целостной системы;
3) стадиями развития психических функций и поведений обучаемых;
• пропедевтика – как необходимое условие непрерывности физического образова ния предполагает преднамеренное включение преемственных связей как в содер жание учебного материала, так и в организацию видов учебно-познавательной деятельности.
Ядро включает следующие принципы и закономерности:
• непрерывность физического образования и теория развивающего обучения взаи мосвязаны, потому что их базис составляет закон динамического развития образо вательной системы;
• закон динамического развития в системе непрерывного физического образования требует реализации принципов преемственности и персонализации, которые яв ляются методологическим основанием для осуществления пропедевтики;
• принцип преемственности обуславливает взаимосвязь элементов сложной непре рывной образовательной системы, а принцип персонализации - формирование по знавательной самостоятельности развивающейся личности;
• пропедевтика в системе непрерывного физического образования имеет уровневую структуру: I уровень – подготовительный (школа – школа);
II уровень – методоло гический (школа – вуз;
вуз – вуз);
III уровень – профессиональный (вуз – школа);
• пропедевтический курс как дидактическое средство реализации пропедевтики по строен на основе идей фундаментализации и генерализации, интеграции и систем ности и связывает любые рядом расположенные ступени непрерывного физиче ского образования.
Следствие концепции раскрывает структуру и содержание программы пропедевти ческих курсов, особенности технологии пропедевтического обучения:
• пропедевтические образовательные программы включают две взаимосвязанные системы знаний: 1) содержательную (знаниевую);
2) процессуальную (формы, ме тоды и приемы, средства обучения);
• пропедевтическое обучение, его структура и содержание определяются фактора ми: временным, информационным, логическим, методологическим, процессуаль ным, гуманитарным;
• пропедевтическое обучение на практике реализуется в двух направлениях:
1) систематическом пропедевтическом курсе;
2) обобщающем отсроченном повто рении;
• пропедевтическое обучение направлено на развитие познавательной самостоя тельности обучаемых, их субъектного опыта в условиях тьюторской поддержки и сопровождения.
Теоретическая значимость исследования заключается в определении теорети ко-методологических оснований для проектирования пропедевтики как связующего звена между ступенями непрерывного физического образования. А именно:
1. Научно обоснована взаимосвязь концентров обучения физике на основе законов развития высших психических функций и поведения обучающихся.
2. Обосновано, что в четырехуровневой модели проектирования непрерывного фи зического образования четвертый уровень (целостный) можно реализовать во взаимосвязи с информальным, интегральным, развивающим уровнями.
3. Выявлены предпосылки для включения пропедевтики в непрерывный образова тельный процесс по физике (взаимная адаптация и трансформация);
для конст руирования пропедевтического курса (принципы фундаментализации и генерали зации, системности и интеграции, преемственности и персонализации).
4. Определен статус пропедевтики на основе анализа принципов преемственности и персонализации, ее уровневая структура в системе непрерывного физического образования.
5. На основе методологической модели, раскрывающей связь компонентов научно го и учебного познания, определено место и назначение пропедевтики в системе непрерывного физического образования, роль принципов преемственности и персонализации в пропедевтическом обучении, назначение пропедевтических курсов, связывающих отдельные ступени обучения физике.
6. Обосновано, что личностный опыт обучаемых развивается в условиях самостоя тельной познавательной пропедевтической деятельности каждого в направлении от житейского к ценностно-смысловому, а от него к мотивационно потребностному.
Практическая значимость результатов исследования. Разработанная кон цепция пропедевтического обучения позволила выделить систему дидактических средств, способов повышения качества обучения учащихся средней школы и студен тов педвуза и изложить их в работах:
1. Методическое пособие «Пропедевтический курс общей физики», в котором пред ставлена образовательная программа пропедевтического курса общей физики, со ставленная на основе принципов фундаментализации, генерализации, системно сти, преемственности и персонализации;
описано содержание учебных занятий пропедевтического характера (лекции, семинары, коллоквиумы, собеседования);
приведено содержание контрольных работ, тестов, творческих заданий по разде лам «Механика», «Молекулярная физика» для проверки качества усвоения знаний и умений студентов педвуза.
2. Методические рекомендации, в которых представлено 14 графов логической структуры по отдельным разделам и темам курса физики старшей профильной школы, составленных на основе методологического анализа структурных элемен тов физического знания, позволивших выделить сходные компоненты в структуре учебного познания, способствующих повышению качества обучения. Рекоменда ции предназначены для учителей школ, студентов педвуза, преподавателей, веду щих занятия по дисциплинам курса общей физики.
3. Учебно-методическое пособие по спецкурсу «Физика в живых системах», в кото ром раскрыты теоретические и практические идеи пропедевтики профессиональ ной подготовки студентов к работе в школе по реализации интегративных содер жательных и процессуальных связей, одинаково значимых как для учителей физи ки, устанавливающих связи с биологией, химией, экологией, так и для учителей, преподающих химию, биологию, экологию и использующих физические законы, теории для объяснения сути биологических, химических и экологических явлений.
В пособии описана методика проведения пропедевтических интегративных заня тий (интегративного семинара, пресс-конференции, занятия на основе деловой иг ры «Контракт», проблемной интегративной лекции, занятия на основе модульного обучения, лекции междисциплинарного содержания (самоорганизация неживых и живых систем) по вопросам: 1) взаимосвязи механической и биологической форм движения материи в живых системах;
2) изучения биоакустики, основ молекуляр но-кинетической теории строения вещества и термодинамики, электронной теории вещества, влияния электромагнитного поля на биообъекты, оптики зрительных восприятий и ощущений;
3) охраны окружающей среды;
4) самоорганизации не живой и живой природы.
4. Учебно-методическое пособие по элективным пропедевтическим курсам предпро фильной и профильной подготовки, в котором обосновывается необходимость включения элективных курсов, связывающих такие концентры обучения, как ос новная школа, старшая профильная школа, педвуз, подготавливающих учащихся либо к выбору профиля обучения в старшей школе, либо к обучению их в вузе;
раскрывается технология конструирования элективных курсов, учебных занятий пропедевтического содержания, форм оценивания учебных достижений учащихся, занимающихся на элективных курсах.
5. «Инструментарий организационно-методической деятельности молодого учителя физики» (цифровой образовательный ресурс), включающий разделы: документы, регламентирующие образовательный процесс по физике в средних образователь ных учреждениях;
таксономия целей (образовательных, воспитательных, разви вающих) изучения физики (изучения раздела, темы, вопроса);
образовательные программы по физике для основной и старшей профильной школы;
планирование работы учителя (годовой, календарно-тематический, поурочный планы, конспекты учебного занятия);
содержание и структура курса физики средней общеобразова тельной школы (основная школа, старшая профильная школа);
школьный физиче ский кабинет и его оборудование;
физический эксперимент (лабораторные фрон тальные работы, демонстрационные опыты, домашние опыты);
методы обучения (репродуктивные, конструктивные, продуктивные);
формы организации учебных занятий (урок, учебная конференция, лекция, семинар, интегративный семинар, собеседование);
основные виды учебно-познавательной деятельности (самостоя тельная работа с учебником и научно-популярной литературой, наблюдения, экс перимент, обобщение и систематизация);
проверка учебных достижений учащи мися целей обучения физике (методы, формы и средства проверки знаний и уме ний учащихся);
современные технологии обучения физике (проблемного обуче ния, личностно ориентированного обучения, модульного обучения, творческих мастерских, проектирования);
технология организации и проведения «мастер класса».
Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечены всесторонним анализом поставленной проблемы;
применением современной науч ной методологии исследования;
продолжительностью педагогического эксперимен та, воспроизводимостью его результатов;
использованием взаимосвязанного ком плекса теоретических и эмпирических методов, разработанных на основе выдвину тых в диссертации теоретических положений;
результатами обработки эксперимен тальных данных методами математической статистики;
репрезентативностью объема выборки.
На защиту выносятся следующие положения концепции пропедевтического обучения физике:
1. Непрерывное физическое образование как единая развивающаяся система состоит из последовательных, связанных этапов обучения (основная школа, старшая про фильная школа, педвуз), каждый из которых создает не только предпосылки для перехода системы на более высокий уровень развития, но и основания для сохра нения некоторых элементов целого как системы. Пять взаимосвязанных концен тров обучения физике (опережающий курс, курс физики основной школы, курс физики старшей профильной школы, курс общей физики, курс теоретической фи зики) составляют непрерывный процесс учебного познания, в котором каждый концентр связан с другим преемственными связями. Наличие преемственных свя зей между отдельными концентрами обучения еще не обеспечивает их реализации, нужны специальные условия и средства для их осуществления.
2. Необходимым условием реализации непрерывного физического образования явля ется пропедевтика, а квазидостаточным – взаимная адаптация и трансформация.
Методологическим основанием для осуществления пропедевтики служат принци пы преемственности и персонализации, а средством ее реализации – пропедевти ческий курс.
3. Пропедевтика в физическом образовании предполагает преднамеренное включе ние преемственных связей как в содержание учебного материала по физике, так и в организацию видов учебно-познавательной деятельности. Принцип преемствен ности требует установления взаимосвязи элементов сложной непрерывной образо вательной системы, а принцип персонализации – развития познавательной само стоятельной деятельности учащихся.
4. Непрерывность, преемственность и персонализация составляют теоретические ос нования для проектирования уровневой структуры пропедевтики (подготовитель ный, методологический, профессиональный) в соответствии с этапами обучения физике (основная школа, старшая профильная школа, педвуз).
5. Пропедевтический курс как дидактическое средство реализации пропедевтики конструируется в соответствии с законами и правилами адаптации и трансформа ции. Он связывает любые рядом расположенные концентры обучения. Поэтому количество пропедевтических курсов такое же, как и концентров: опережающий пропедевтический курс (V –VI классы);
элективный пропедевтический курс пред профильной подготовки (основная школа, IX класс);
элективный пропедевтиче ский курс профильной подготовки (старшая школа, X – XI классы);
пропедевтиче ский курс «Введение в дисциплины курса общей физики» (педвуз, I – III курсы физического факультета);
пропедевтические спецкурсы, факультативы профиль ной подготовки («Физика в живых системах», «Инструментарий организационно методической деятельности молодого учителя физики»).
6. Учебный материал по физике, включенный в образовательные программы пропе девтических курсов, должен быть систематизирован на основе принципов фунда ментализации и генерализации, преемственности и интеграции, индивидуализации и персонализации и представлен в виде обобщающих таблиц, граф-схем.
7. Организация и методика проведения пропедевтических занятий должны быть на правлены на развитие познавательной самостоятельности на основе тьюторской поддержки, которая обеспечивает развитие субъектного опыта каждого, повыше ние качества результатов обучения, сокращение разрыва между прогнозируемыми и реальными результатами учебных достижений обучаемых.
Апробация и внедрение результатов исследования. Результаты исследования опубликованы в печати и представлены на региональных совещаниях, международ ных и всероссийских конференциях: Астрахань (2008), Барнаул (2004, 2005);
Бийск (2007);
Горно-Алтайск (1998, 2002, 2003, 2004, 2007);
Екатеринбург (2003, 2004);
Москва (2002, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008);
Новосибирск (2004, 2005);
Омск (2004, 2006, 2007);
Орск (1999, 2004);
Оренбург (2004);
Санкт-Петербург (2003);
Са мара (2003);
Томск (2008);
Тамбов (2007);
Тула (2008);
Уфа (2006);
Ульяновск (2004);
Челябинск (1995, 1997, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008).
Результаты исследования внедрены в практику работы общеобразовательных школ города Челябинска: МОУ СОШ № 12, 124, физико-математического лицея № 31, гимназии № 10. В течение ряда лет (1998-2008 гг.) проводился эксперимент на физическом, естественно-технологическом факультетах Челябинского государствен ного педагогического университета, а также в Шадринском пединституте.
Монография, учебные пособия, цифровой образовательный ресурс «Инструмен тарий организационно-методической деятельности молодого учителя физики» раз мещены в открытом доступе на сайте:
http://www.cspu.ru/student/uchebnie_materiali/fizicheskiy_fakultet.html Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы, 9 приложений. Содержание диссертации изложено на 312 страницах, включает таблиц и 22 рисунка. Библиографический список содержит 360 источников, из них 14 на английском и немецком языках.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Во введении выделены противоречия и проблема исследования, обоснована ак туальность темы диссертации, определены цели, предмет, задачи, методы исследова ния, сформулированы его гипотеза, научная новизна, теоретическая и практическая значимость, положения, выносимые на защиту, описаны этапы исследования, пока зана апробация и внедрение его результатов.
В первой главе «Пропедевтика непрерывного физического образования как методологическая проблема» осуществлен анализ понятий «непрерывность», «пре емственность», «персонализация». На основе методологического и психолого дидактического анализа понятий сконструирована методологическая модель непре рывного физического образования (рис. 1).
Концепция Непрерывность образования Теория развития Развивающее обучение Закономерность Динамика образовательного процесса Динамическое развитие образова Закон тельной системы Линейно-ступенчатое построение Ступени познания курса физики Концентрическое обучение физике Уровневый характер познания Требования реализации динамики Принципы преемственности и пер образовательного процесса сонализации обучения Условия реализации непрерывного Пропедевтика физического образования Взаимная адаптация и трансфор Уровни пропедевтики мация подсистем Пропедевтические курсы Профессиональный – • профессиональной подготовки «вуз – школа» студентов • общей физики Методологический – • элективный курс «школа – вуз», «вуз – вуз» профильной подготовки • элективный курс предпрофиль- Подготовительный – «школа – школа» ной подготовки • опережающий Рис. 1. Методологическая модель непрерывного физического образования в школе и педвузе Единым базисом концепции непрерывного образования и теории развивающего обу чения является закон динамического развития. Непрерывное образование как единая развивающаяся система состоит из последовательно связанных этапов, каждый из которых создает предпосылки для ее перехода на более высокий уровень развития.
Преемственность между отдельными этапами развития системы способствует сохра нению некоторых элементов целого как системы. Преемственные связи, как в содер жании учебного материала, так и в организации видов учебно-познавательной дея тельности, обеспечивает пропедевтика, которая является необходимым дидактиче ским условием непрерывного образования. Преемственные связи осуществляются на основе объективных законов и правил адаптации и трансформации, которые можно отнести к квазидостаточным условиям непрерывности.
Всякий переход к новому этапу непрерывного образования связан с объектив ными закономерностями и факторами эволюции не только содержательной и про цессуальной сторон обучения, но и психологической, которую соотносят с процес сами адаптации. Законы адаптации имеют методологическую направленность, пото му что связаны с законами диалектики. Важной методологической особенностью за конов адаптации является то, что они на каждом новом этапе обучения раскрывают не объективные особенности измененных условий обучения (хотя и это важно), а ди намику развития самой образовательной системы и человека в ней. Практика пока зывает, что одинаковые изменения в новом концентре обучения физике могут оказы вать разное влияние на отдельного индивида в зависимости от его психологических особенностей, личностного опыта. Поэтому сущность закона взаимной адаптации за ключается в синтезе и динамике развития компонентов любой системы во взаимо связи с другой системой и средой.
Любой «переход» (трансформация) системы связан с изменением стратегии обучения и психологическими особенностями человека. В связи с этим опережаю щий характер адаптации проявляется в том, что трансформация структурных компо нентов системы может привести к эффективности самого образовательного процес са. Пропедевтика как процесс предварительного обучения имеет прямое отношение как к адаптации, так и к трансформации образовательных систем, которые служат методологической предпосылкой для ее включения в непрерывный образовательный процесс. Концепция непрерывного образования содержит два ярко выраженных ас пекта, которые являются составляющими актуальной проблемы современного обра зования. Первый аспект исследует взаимосвязь элементов сложной системы на осно ве принципа преемственности, второй – на основе принципа персонализации, кото рый изучает личность, а не систему.
Во второй главе «Теоретико-методологические и практические предпосыл ки для реализации преемственности и выделения уровней пропедевтики» осу ществлен методологический анализ структуры и содержания физического знания в системе непрерывного образования.
Процесс учебного познания цикличен, в нем можно выделить большие и малые циклы учебного познания. Цикличность процесса учебного познания обеспечивается эволюцией физического знания: от механической картины мира к электродинамиче ской, а от нее к квантовополевой (от классической механики к теориям электродина мики, а от них к теориям квантовой физики), а также сходными структурными ком понентами курса физики, которые определяют дидактические единицы обучения. В основной школе ведущей дидактической единицей обучения служат понятия (явле ния);
в старшей профильной школе – фундаментальная физическая теория, Факты теоретические и экспериментальные Факты теоретические и экспериментальные излучение абсолютно черного тела;
гипотеза М. Планка;
опыты Девиссона и Джермера, Томсона;
эксперименты Принципы фотоэлектрический эффект;
эффект Комптона;
давление Лауэ;
гипотеза Луи де Бройля;
дифракция электронов неопределенности света;
химическое действие света Понятия: корпускулярно-волновой дуализм, волна вероят дополнительности Понятия: квантование, дуализм, фотон, постоянная План- ности, длина и частота волны вероятности, волновая суперпозиции ка, квант излучения, фотоэффект функция E h h запрета (Паули) m 2 h Уравнения: E = h, h = Aв + Уравнения: p = = =, = CC p с р е д с т в а о п и с а н и я Волны и квантование Волновые свойства частиц ЧТО ИЗУЧАЕТ Электромагнитная волна, обладающая Микрообъект, обладающий корпус корпускулярно-волновым дуализмом куляторно волновым дуализмом КВАНТОВАЯ МОДЕЛЬ МАТЕРИАЛЬНОГО ОБЪЕКТА МОДЕЛЬ МАТЕРИАЛЬНОГО ОБЪЕКТА ФИЗИКА Планетарная модель атома Э. Резерфорда Элементарные частицы Модель атома водорода Н. Бора Элементы квантовой Атомы и квантование ЧТО ИЗУЧАЕТ электродинамики с р е д с т в а о п и с а н и я Факты теоретические и экспериментальные Постулаты Н.Бора Факты экспериментальные планетарная модель атома Э. Резерфорда;
модель ато- 1. Электроны в атоме могут двигаться не по любым Методы наблюдения и регистрации заряженных ма водорода Н. Бора;
опыты Франка и Герца;
лазерное орбитам, а только по вполне определенного радиуса. частиц: счетчик Гейгера, камера Вильсона, пу излучение На этих орбитах, получивших название стационар- зырьковая камера, метод толстослойных эмуль Понятия: спонтанное и вынужденное излучение, кван- ных, или разрешенных, момент импульса электрона сий товые числа (главное, орбитальное, магнитное, спино- Понятия: распадное взаимодействие, захват, рас h h кратен величине (mr=n ) вое), атомная орбиталь, квантованность энергии элек- сеяние, радиоактивность, радиоактивное пре 2 тронов в атоме вращение, физический вакуум, вторичное кван 2. Движение электрона по стационарным орбитам тование, виртуальные частицы, взаимодействие Уравнения = R 1 1, где R = 3, 293 10 15 c 1 ;
не сопровождается излучением и поглощением энер m2 частиц с вакуумом, фермионы, «цветные» квар n гии n = 1, 2, 3, 4...;
m = n + 1, n + 2,... ки, бозоны, глюоны 3. При переходе электрона с одной стационарной t me, me орбиты n на другую k излучается или поглощается Уравнения N = N 0 e l = ( n 1 ) E= 2 2 2, 2 ( 2 l + 1) = 2 n R= 8h 0 8h 0 n l= энергия h: hn,k=En-Ek Рис. 2. Структурно-логическая схема «КВАНТОВАЯ ФИЗИКА» ПРОВОДИМОСТЬ ЭЛЕКТРОЛИТОВ ПРОВОДИМОСТЬ ГАЗОВ ЧТО ИЗУЧАЕТ электролиз;
законы электролиза, явление ионизация газа;
самостоятельная, несамостоя тельная проводимость. Разряды: искровой, электролитической диссоциации, гальвано пластика, гальваностегия. дуговой, тлеющий, коронный Условия существования =const =const электрического тока Природа носителей наличие ионов наличие ионов, электронов электрического заряда ЭЛЕКТРОЛИТЫ ГАЗЫ r r jЭ = qe n0 (u+ + u ) E r r j Г = qe n0 (U + + U ) E Электрический 1A k= m = kq = k Jt ;
Fn СРЕДСТВА ОПИСАНИЯ ток в средах СРЕДСТВА ОПИСАНИЯ r J =U J = r r r jn = qe (nU n + pU p ) E jM = n0 qe R+r R;
;
МЕТАЛЛЫ ПОЛУПРОВОДНИКИ Природа носителей наличие дырок, электронов наличие электронов электрического заряда =const =const Условия существования электрического тока ПРОВОДИМОСТЬ МЕТАЛЛОВ ПРОВОДИМОСТЬ потеницальное электрическое поле — совершает ПОЛУПРОВОДНИКОВ ЧТО ИЗУЧАЕТ работу по перемещению электронов в проводнике электронная, дырочная, примесная Законы постоянного тока Полупроводники: собственные, n-типа, р-типа U1 R Применение: полупроводниковые диод, триод;
= R 2 ;
R0 = R1 + R транзистор послед-ое соединение U J 2 R1 1 1 = = + Рис. 3. Структурно-логическая схема «ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В СРЕДАХ» J1 R2 ;
R0 R1 R парал-ое соединение A =U qe = JUt A = Jt = JR + Jr ;
;
физическая картина мира (механическая, электродинамическая, квантово полевая);
в вузе – раздел, тема, в которые наряду с фундаментальными законами, теориями входят и некоторые частные элементы знаний. В соответствии с назван ными «единицами обучения» сконструировано четырнадцать содержательных, структурно-логических графов, позволяющих обобщать и систематизировать учебный материал в отсроченном пропедевтическом повторении. В качестве при мера приведем обобщающие графы, соответствующие большим (рис. 2) и малым циклам учебного познания (рис. 3).
Чтобы осуществить обоснованный выбор наиболее значимых структурных компонентов физического образования для пропедевтического обучения, на осно вании статистической методики реализации преемственных связей (В.П. Мизенцев, Т.Н. Гнитецкая), рассчитана длина (L) и интенсивность (f) связей между элементами знаний. В соответствии с их численным значением все понятия (законы) отнесены либо к нелокальным понятиям I рода, если 0,69 L 1;
либо к нелокальным понятиям II рода, если 0,19 L 0,69. В физике существуют локаль ные понятия (законы), для них L=0. Из огромного количества структурных эле ментов знаний в программу пропедевтического обучения включены нелокальные понятия (законы) I и II рода (частично).
Практика реализации преемственных связей в изучении отдельных вопросов показала роль пропедевтики, адаптации, отсроченного повторения в повышении качества усвоения знаний и умений (рис. 4.) за счет сокращения разрыва между прогнозируемыми (теоретическими) и фактическими (реальными) результатами учебных достижений обучаемых (В.Ф. Венда).
K 1 Kп t0 – время начала обучения;
t3 – время конца обучения;
(t1-t0) – время пропе девтического (предварительного) обу Kк чения;
(t2-t1) – время адаптации и трансформации;
(t3-t2) – время коррек Kа ции;
(t4-t3) – время отсроченного по вторения. К0 – остаточные знания;
Kпр Кп – прогнозируемое качество резуль татов обучения;
Кф – фактическое ка KФ чество результатов обучения;
Кпр – качество результатов обучения после пропедевтики;
Ка –качество результа тов обучения после адаптации и K трансформации;
Кк –качество резуль t татов обучения после коррекции.
t t1 t2 t t Рис. 4. Динамика качества результатов образования Образовательный процесс – это открытая нелинейная и неравновесная систе ма (В.Г. Буданов, В.В. Горбачев). Процесс перехода от одного этапа обучения к другому сопровождается как закономерными явлениями, так и случайными, как порядком, так и хаосом. В такой системе могут идти предсказуемые и вероятност ные процессы. Непредсказуемость поведения такой системы определяется непол нотой информации о ее состоянии.
П Р О П Е Д Е В Т И К А Факторы, определяющие особенности содержания и структуры процесса обучения ИНФОРМА- МЕТОДОЛОГИ- ПРОЦЕССУ- ГУМАНИТАР ВРЕМЕННОЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ЦИОННЫЙ ЧЕСКИЙ АЛЬНЫЙ НЫЙ О Б У С Л О В Л Е Н Н О С Т Ь связями концен- связями струк- связями причинно- связями методов связями компо- историческим тров обучения: турных элемен- следственными, научного и учеб- нентов процесса характером раз опережающий тов знаний: фак- индуктивными и ного познания, обучения: мето- вития физиче курс, курс физики тов, понятий, за- дедуктивными, принципов и мето- дов, форм, ских знаний, основной школы, конов, теорий, аналитическими и дов психологиче- средств, видов сменой пара курс физики физической, ес- синтетическими ского и педагоги- учебно- дигм образова старшей про- тественнонауч- ческого исследо- познавательной ния, модельным фильной школы, ной и общенауч- вания деятельности, характером курс общей физи- ной картин мира форм контроля учебного позна ки, курс теорети- знаний, умений и ния, общностью ческой физики навыков методов иссле дования Рис. 5. Факторы, определяющие содержание и особенности пропедевтики в процессе изучения физики УРОВНИ ПРОПЕДЕВТИКИ I УРОВЕНЬ II УРОВЕНЬ III УРОВЕНЬ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЙ МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЙ ("ШКОЛА - ШКОЛА") ("ШКОЛА - ВУЗ", "ВУЗ - ВУЗ") ("ВУЗ - ШКОЛА") I подуровень II подуровень I подуровень II подуровень III подуровень I подуровень II подуровень связь первого связь второго связь школьно- связь разделов связь курса об- Интегратив- Технологичес и второго кон и третьего го и вузовского школьного и щей физики и ный кий центров обу концентров курсов физики вузовского теоретической чения (V – VI обучения (ос- и математики курсов физики физики вуза класс).
новная школа (элективные (методологи- (обобщающий - старшая курсы про- ческий курс). курс).
профильная фильной под школа). готовки).
Пропедевтические курсы Интегра "Элективный "Элективный "Введение в "Введение в тивный Факультатив "Опережа курс пред- курс про- дисциплины курс теорети- "Современные спецкурс ющий курс профильной фильной под- курса общей ческой физики" "Физика в технологии физики" подготовки" готовки" физики" (Физматика) живых обучения" системах" Рис. 6. Систематизация уровней, подуровней пропедевтики, связь их с пропедевтическими курсами Умение педагога понять личностный опыт, индивидуальные возможности каждого позволит ему не увеличивать силу управляющего воздействия на обучаемого, а уси ливать согласованность этих воздействий. Учитывая вышеизложенное, можно объ яснить нелинейный характер зависимости результатов качества обучения (рис. 4, графики 2,3).
Перевести нелинейную систему на новый путь развития можно в тот момент, когда она находится вблизи точки бифуркации. Воздействуя на систему в этой точке направленно, «точечно», можно перевести ее в новое качественное состояние (рис. 4, графики 3, 4, 5). Пропедевтика, сопровождаемая адаптацией, коррекцией, отсрочен ным повторением, способствует повышению результатов качества обучения, потому что целенаправленно воздействуя на систему, они обеспечивают преемственность в развитии элементов знаний, видов учебно-познавательной деятельности.
Сущность пропедевтики как сложной дидактической категории можно раскрыть с помощью факторов, определяющих содержание и особенности пропедевтических курсов (временной, информационный, логический, методологический, процессуаль ный, гуманитарный);
ведущих принципов конструирования пропедевтических кур сов (преемственность, персонализация);
подходов (интегративный, системный, ин дивидуальный, личностно ориентированный, компетентностный);
функций управле ния пропедевтическим процессом (регулятивно-адаптационная, регулятивно коррекционная, информационно-систематизирующая, мотивационно-смысловая, планово-прогностическая, контрольно-диагностическая);
форм пропедевтики (адап тация, коррекция, отсроченное повторение);
дидактических средств (пропедевтиче ский курс, логические схемы, цифровой образовательный ресурс). Каждый из ком понентов тоже имеет сложную структуру. Например, нами выделено шесть факто ров, определяющих содержание и особенности пропедевтики, каждый из них можно описать через систему связей (рис. 5) и уровневую структуру пропедевтики (рис. 6).
Третья глава «Пропедевтика самостоятельной познавательной деятельности учащихся школ и студентов педвуза в системе непрерывного физического обра зования» посвящена описанию места пропедевтики и самостоятельной познаватель ной деятельности обучаемого.
Процесс непрерывного учебного познания можно представить в виде модели (рис. 7). Базис этой модели составляют связи между уровневым характером средств реализации пропедевтики и уровневым характером видов, этапов познавательной самостоятельности обучаемых, его субъектным опытом. Три вида познавательной самостоятельности (самостоятельность операционная, самостоятельность действия и самостоятельность деятельности), три ее этапа (информационная неопределенность, информационная определенность и мотивационная определенность) развиваются в соответствии с субъектным опытом обучаемого, который тоже имеет уровневую структуру: стихийно-житейский;
ценностно-смысловой;
мотивационно потребностный (А.В. Усова, Е.В. Оспенникова, В.С. Мерлин, И.С. Карасова).
Технологии индивидуального, личностно ориентированного, открытого образо вания можно сравнивать по сходной классификационной схеме (Г.К. Селевко): мето дологическая основа, факторы развития, концепция освоения опыта, ориентация на ЗУНы и СУДы, характер обучения, вид поддержки и сопровождения, организацион ные методы и формы, средства обучения. Сравнительный анализ вышевыделенных компонентов позволил раскрыть отличия в технологиях обучения с позиции тьютор ского сопровождения.
Процесс познания Цикличность Ступенчатость Уровневый характер познания Концентрическое построение курса физики в системе непрерывного образования Принципы Закон преемственности, персонализации динамического развития Условия перехода от одного концентра обучения к другому:
пропедевтика, адаптация и трансформация Средство реализации пропедевтики: пропедевтические курсы • • • Опережающий курс Элективный курс профиль- Профессиональной • ной подготовки Элективный курс пред- подготовки студентов • профильной подготовки Введение в дисциплины кур са общей физики Самостоятельная познавательная деятельность Познавательная самостоятельность Этапы Виды Информационная Информационная оп Самостоятель Операционная са неопределённость ределённость учебной ность действия мостоятельность учебной деятельности деятельности Самостоятельность Мотивационная определенность деятельности учебной деятельности Субъектный опыт Стихийно- Ценностно- Мотивационно житейский смысловой потребностный Рис. 7. Модель проектирования процесса непрерывного физического познания, место в ней пропедевтики и самостоятельной познавательной деятельности обучаемого В технологиях индивидуального подхода тьюторская поддержка имеет характер «ре петиторства». С одной стороны, обучаемому предоставляется относительная свобода действий. С другой стороны, удовлетворяя желания и устремления каждого, педагог поддерживает и развивает его житейский личностный опыт, познавательную само стоятельность каждого. Технологии личностно ориентированного обучения, основу которого составляет принцип персонализации, в большей степени реализует ценно стно-смысловой личностный опыт, направленный на побуждение каждого к внут реннему диалогу. В диалоговых и индивидуально-групповых формах обучения акти визируется познавательная деятельность субъект – субъектных взаимодействий обу чаемых с педагогом (тьютором). Тьюторское сопровождение в таком обучении помо гает осознать ценности и смыслы процесса обучения, направленные на развитие личностных качеств каждого. Технологии открытого образования решают проблемы индивидуализации обучения (выбор индивидуального образовательного маршрута, темпов учения, заданий, дидактического материала, информационных технологий и др.) В четвертой главе «Способы и средства реализации пропедевтики на разных этапах непрерывного физического образования» раскрывается содержание и структура образовательных пропедевтических программ по физике.
В системе пропедевтической подготовки непрерывность физического образо вания обеспечивается курсами: опережающим (V – VI классы);
пропедевтическим элективным курсом предпрофильной подготовки (IX класс основной школы);
пропе девтическим элективным курсом профильной подготовки (X – XI классы);
пропедев тическим курсом общей физики (I – III курсы педвуза);
профессиональным пропе девтическим курсом подготовки студентов к работе в школе (спецкурсы, спецсеми нары, факультативы). Раскрываются задачи курсов, методические особенности про ведения занятий (структура, характер заданий, формы контроля, способы взаимодей ствия учащегося (студента) с учителем (преподавателем).
Программы вышеназванных курсов должны 1) строиться на основе принципов генерализации, индивидуализации, системности, внутренней интеграции;
2) включать две взаимосвязанные системы знаний (научные знания о фундаменталь ных и основополагающих ЗУНах, пути и методы получения этих знаний);
3) учитывать субъектный опыт каждого при изложении содержания знаний;
4) предоставлять каждому право выбора разнообразных способов деятельности;
5) создавать условия для проявления избирательности каждым в процессе работы над программным материалом;
6) включать метазнания, позволяющие понять логи ку научного и учебного познания.
На пропедевтических занятиях методы и приемы, средства обучения, формы ор ганизации учебных занятий, виды учебно-познавательной деятельности, формы кон троля учебных достижений, реализующие идеи индивидуализации и персонализа ции, конструируются так, чтобы обучаемый работал «в зоне ближайшего развития».
Информационно-аналитическая, мотивационно-волевая, планово-прогностическая, организационно-исполнительская, контрольно-диагностическая функции управления познавательной деятельностью обучаемых имеют специфику, которая определяется использованием пропедевтики, принципов преемственности и персонализации.
Пятая глава «Пропедевтика профессиональной подготовки студентов педву за в условиях интегративных связей физики с естественнонаучными дисципли нами» раскрывает сущность профессионального уровня пропедевтики на основе ин тегративных связей.
Интегративные связи физики с дисциплинами естественного цикла позволяют подготовить специалиста широкого профиля, владеющего методологическим аппа ратом для анализа содержательной и процессуальной сторон обучения, понимающе го 1) сущность комплексных целей и конкретных задач по их реализации;
2) законо мерности в описании явлений, процессов, общих для циклов дисциплин;
3) содержа тельную основу родственных дисциплин (общие факты, понятия, законы, теории);
4) сущность и особенности процессуальной стороны обучения (общие методы, прие мы, средства и формы обучения, способствующие установлению преемственности в условиях межпредметных связей;
5) сущность общих методов исследования (моде лирование, выдвижение гипотезы, осуществление наблюдения, выполнение экспе римента);
6) сущность деятельностной основы межпредметных связей (обобщенные учебно-познавательные умения в процессе выполнения заданий, в том числе иссле довательских, требующих комплексного применения знаний);
7) особенности орга низации и проведения форм учебных занятий, требующих реализации межпредмет ных связей. Востребованность в школе специалиста широкого профиля, например, специалиста, умеющего осуществлять интегративные связи очевидна. Однако вы полнять это на практике ни учащиеся, ни студенты самостоятельно без специальной подготовки не могут.
Для подготовки специалиста широкого профиля в вузе нужна специальная про педевтическая подготовка студентов по реализации преемственности на основе меж предметных связей. Пропедевтический спецкурс интегративного содержания «Физи ка в живых системах», как показали исследования, может успешно решать задачи профессиональной подготовки специалиста широкого профиля к деятельности по осуществлению в школе межпредметных связей физики с дисциплинами естествен ного цикла. В задачи курса входят: 1) ознакомление студентов со структурой и со держанием естественнонаучной картины мира, синергетической как одной из ее со ставляющих, обобщение знаний студентов;
2) осознание фундаментальности законов сохранения в природе, описывающих сущность физических, химических и биологи ческих процессов;
3) осознание интегративности таких фундаментальных физиче ских теорий как молекулярно-кинетическая теория строения вещества, электронная теория вещества, квантовая механика, объясняющих суть физических, биологиче ских и химических явлений;
4) осознание будущими учителями общности структур ных элементов знаний (фактов, понятий, законов, теорий), видов учебно познавательной деятельности (эксперимент, наблюдение, самостоятельная работа с учебной и научно-популярной литературой, обобщение и систематизация знаний);
5) раскрытие информационно-содержательных, процессуальных и организационных аспектов интегративных связей на примере конкретных понятий;
6) отбор и систе матизация качественных задач межпредметного содержания, способствующих осу ществлению преемственных связей физики с химией, биологии с экологией в систе ме непрерывного образования;
7) усвоение особенностей конструирования модели интегративного учебного занятия (проблемной лекции, научной конференции, пресс конференции, семинара, занятий на основе деловой игры).
В шестой главе «Педагогический эксперимент по проверке результативно сти пропедевтического обучения в непрерывном физическом образовании» да ется общая характеристика целей, методов, экспериментальной базы исследования (табл. 1). Объективное изучение сложного процесса методологического обобщения в условиях разноуровневых знаний и умений предполагает всесторонний подход к анализу познавательной деятельности обучаемых. Для описания такой деятельности потребовался разнообразный эксперимент на разных уровнях исследования – коли чественном, качественном. Этими же обстоятельствами обусловлено использование различных критериев и измерительных шкал для проверки достижений результатов экспериментального обучения.
Проверка результативности пропедевтического обучения осуществлялась с по мощью интегральных критериев: критерия проектирования новой структуры и со держания пропедевтического курса;
критерия функционирования новой методики обучения физике в условиях пропедевтики, критерия качества усвоения знаний и умений, критерия сформированности познавательной самостоятельности, критерия раскрытия творческого потенциала обучаемых. Для сравнения результатов зависи мых выборок применялись поэлементный и пооперационный анализ качества усвое ния знаний и умений (методика А.В. Усовой). Для установления достоверности вы водов об эффективности экспериментальной методики использовались непараметри ческие методы математической статистики (критерии Макнамары, Вилкоксона, зна ков).
Таблица Общая характеристика педагогического эксперимента харак- Этапы педагогического эксперимента тери стики Констатирующий Поисковый Обучающий Контрольный Задачи • Выявление ка- • Изучение влия- • Проверка ре- • Проверка чества усвоения ния пропедевти- зультативности результа «сквозных» ческого курса фи- пропедевтиче- тивности фундаменталь- зики (V-VI клас- ского обучения пропедев ных понятий, сы средней шко- на элективных тического формирование лы) на развитие курсах предпро- обучения на и развитие ко- познавательных, фильной и про- естествен торых осущест- психических про- фильной подго- нотехноло влялось в усло- цессов, интеллек- товки учащихся гичском фа туальных способ- • Изучение влия виях преемст- культете венных связей ностей, интереса педвуза ния обобщаю школьного и к изучению ново- щего пропедев- (специаль вузовского кур- го курса;
влияния тического по- ности: хи сов физики пропедевтическо- вторения в усло- мия – био • Выявление от- го курса на каче- логия;
био виях преемст ство усвоения от- венных связей логия – ношения сту дельных элемен- психология;
дентов к пропе- школьного и ву тов знания география – девтическому зовского курсов •Изучение влияния биология;
обучению. физики на уст технология • Выявление пропедевтическо- ранение пробе и предпри го курса «Введе- лов в знаниях и мнения препо нимательст ние в дисципли- умениях по давателей вузов во) ны курса общей электродинами о значении про физики» на при- ке, квантовой педевтического мере разделов физике обучения • Изучение влия «Механика», • Выявление по «Молекулярная нимания уча- физика» на каче- ния тьюторского щимися и сту- ство усвоения сопровождения дентами вуза знаний и умений, на развитие по логики учебно- на полноту ус- знавательной са го познания воения способов мостоятельности • Изучение влия деятельности • Изучение влия- ния интегратив ния пропедевти- ного пропедев ческого курса на тического курса развитие интере- на развитие лич са к вопросам ме- ностного опыта тодологического студентов и их содержания творческих спо собностей Методы Анкетирование, Эксперименталь- Эксперименталь- Эксперимен беседы с препо- ное пробное обу- ное обучение, тальное обу давателями ву- чение в общеобра- контрольные ра- чение, анкети зов, учителями зовательной школе боты, сравнение рование, кон школ. Контроль- и педвузе. Беседы, качества выпол- трольные ра ные задания наблюдения, анке- нения работ кон- боты, анализ тирование, анализ трольных и экспе- результатов работ риментальных работы групп. Анализ по лученных резуль татов. Беседы с учащимися, сту дентами, учите лями, преподава телями Экспе- МОУ СОШ 12, МОУ СОШ 124, МОУ СОШ 12, 28, Естественно римен- МОУ гимназия МОУ гимназия 80 153, МОУ гимна- технологиче тальная 10, МОУ лицей (г. Челябинск);
пе- зия 10, МОУ лицей ский факуль база 31 (г. Челябинск);
дуниверситет, ин- 31 (г. Челябинск);
тет педуни педуниверситеты ститут (г.г. Челя- физический, есте- верситета (г.г. Челябинск, бинск, Шадринск) ственно- (г. Челябинск) Барнаул, Вятка, технологический Казань, Красно- факультеты педу ярск, Курган, ниверситета Магнитогорск, (г. Челябинск) Москва, Нижний Тагил, Орск, Омск, Стерлита мак, Уфа, Шад ринск) Участ- 156 учащихся 192 учащихся 107 учащихся ники 56 студентов 300 студентов 256 студентов 139 студентов Первичную апробацию всех пропедевтических курсов проводил автор исследо вания.
Констатирующий этап эксперимента проводился в форме контрольного зада ния, в выполнении которого приняли участие выпускники старшей школы (общеоб разовательного, гуманитарного, физико-математического профиля), студенты разных курсов (III, IV, V) Челябинского педуниверситета, студенты педвузов Российской Федерации – участники олимпиады по теории и методике обучения физике (г.г. Бар наул, Вятка, Казань, Красноярск, Курган, Магнитогорск, Москва, Нижний Тагил, Орск, Омск, Стерлитамак, Уфа, Шадринск). В задачу констатирующего эксперимен та входило проверить сформированность у выпускников школ и студентов вузов фундаментальных идей механической, электродинамической, квантово-полевой кар тин мира. Идеи этих картин мира раскрываются через систему методологических понятий, которые в условиях преемственных связей развиваются, наполняются но вым содержанием при переходе обучающихся от одного образовательного концентра к другому.
Ку 0, 0, 1 - учащиеся МОУ СОШ № 0,51 2 - учащиеся МОУ гимназии № 0, 0,45 0, 3 - учащиеся МОУ лицея № 0, 0,4 0,27 0,25 4 – студенты III курса ЧГПУ 5 – студенты IV курса ЧГПУ 0, 6 – студенты V курса ЧГПУ 7 – студенты различных вузов России (интегральный показатель) 1 2 3 4 5 6 Рис. 8. Результаты констатирующего эксперимента Содержание задания: каждая физическая картина мира содержит сходные структурные компоненты знания, однако их содержание в каждой картине мира (ме ханической, электродинамической, квантово-полевой) имеет свое смысловое значе ние. Раскройте содержание следующих понятий в каждой картине мира: материя, вещество, поле, пространство, время, взаимодействие, принцип причинности, зако номерности развития физического знания.
Результаты констатирующего эксперимента позволили сделать следующие вы воды. Коэффициент успешности выполнения задания студентами педвузов, как мы и предполагали, оказался выше, чем у школьников, однако качество его выполнения без специального пропедевтического обобщения остается низким [рис. 8 (1, 2, 3, 4, 5, 7)]. Достаточно высокий результат (Ку=0,73) показали студенты V курса (ЧГПУ), их результаты подтвердили необходимость проведения специальных пропедевтических занятий, на которых осуществлялось бы методологическое обобщение фундамен тальных идей, раскрывалась бы эволюции физического знания.
На этапе поискового эксперимента установлено, что существует два направле ния реализации пропедевтики в образовательном процессе по физике. Первое на правление связано с выделением пропедевтики в отдельный предмет, второе – вы полняет функции переходного, обобщающего звена, связывающего два рядом распо ложенных концентра обучения физике. Оба направления реализуются с помощью пропедевтического курса. Апробация первого пропедевтического курса (опережаю щего) осуществлялась в 5-6 классах. Результаты его убедительны. Опережающий курс повлиял на качество усвоения важнейших элементов знаний, а также на разви тие познавательных и психических процессов учащихся.
Пропедевтический курс, связывающий старшую профильную школу и вуз, не только подготавливает к изучению более сложного материала, но в условиях по знавательной самостоятельности студентов готовит их к выполнению конструк тивных и творческих заданий (табл. 2). Исследование показало, что коэффициент эффективности функционирования разработанной методики пропедевтического повторения и обобщения знаний и умений оказался достаточно высоким (2,9), по этому можно говорить о результативности новой технологии обучения.
Таблица Данные о выполнении конструктивных и творческих заданий студентами экспе риментальной и контрольной групп Характеристика ответов Число сту Студенты Приступили дентов Верный от- Неполный Неверный групп № к решению вет ответ ответ п/п КУ всего % всего % всего % всего % 1 253 19 17 89,0 11 57,9 3 15,8 3 26,3 0, (эксп.) 2, 2 252 21 18 50,0 4 19,0 3 14,3 11 61,1 0, (конт.) На первом этапе обучающего эксперимента стояла задача проверить необхо димость выделения среди элективных курсов предпрофильной и профильной под готовки таких, которые имели бы характер предварительного (пропедевтическо го) обучения. Два вида таких элективных курсов должны выполнять функцию развития физического знания в связи с его эволюцией и функцию развития позна вательного интереса к проблеме, разрабатываемой образовательным учреждени ем. Например, МОУ СОШ №12 г. Челябинска в образовательный процесс, как в основной, так и в старшей школе включает вопросы экологического обучения и воспитания. Поэтому пропедевтический элективный курс «Экологические про блемы региона и жизнь человека» школа предлагает учащимся IX, X, XI классов.
Программа такого курса – «сквозная», определенные ее элементы связаны преем ственными связями. Такой элективный курс как «Эволюция физической картины мира: от механической к синергетической» способствует углублению знаний, формированию обобщенных представлений об окружающем мире, единстве жи вого и неживого.
Занятия на пропедевтических элективных курсах целесообразно осуществ лять в условиях личностно ориентированного обучения (субъект – субъектного).
Форма контроля должна быть мягкая, шкала оценивания – многобалльная, наибо лее целесообразна 12-балльная шкала (В.П. Беспалько). Предпочтительные фор мы и методы обучения - творческая мастерская, диалоговая форма обучения, ме тод проектов, мозгового штурма и др. Экспериментальное исследование имело характер лабораторного эксперимента. Критерии знаков и Макнамары выделены как предпочтительные. Данные эксперимента убедительно свидетельствуют об эффективности пропедевтических занятий.
На втором этапе обучающего эксперимента, который проходил в педвузе, осуществлена проверка степени забывания учебного материала, изученного в школе;
выявлена эффективность методики предварительного, обобщающего по вторения отдельных вопросов механики, молекулярной физики, электродинами ки, квантовой физики;
обоснована результативность тьюторского сопровождения в процессе пропедевтического обучения. В ходе эксперимента студенты кон трольных и экспериментальных групп выполняли систему зачетных мероприятий:
тестирование, собеседование, самостоятельные работы, коллоквиумы, отсрочен ные контрольные работы, письменные и устные зачеты, экзамены. Задания и во просы, включенные в тесты и контрольные работы, носили уровневый характер.
Задания первого уровня предполагали проверку знаний репродуктивного характе ра: 1) описание свойств тел, полей, явлений, процессов;
2) математическую запись законов;
3) определение физических величин, входящих в формулы. С помощью заданий второго уровня проверялось понимание студентами физического смысла величин, констант, входящих в формулы, выражающих закономерные связи меж ду ними. Наконец, проверялись умения студентов выделять главное из изученно го ранее в школе, переносить эти знания в курс общей физики вуза. Задания и во просы третьего уровня проверяли умения студентов применять знания в решении задач («средней» степени сложности), объяснять явления, закономерные связи, осмысленно использовать математический аппарат производной, дифференциро вания, интегрирования и логарифмирования, графический метод описания движе ния, процессов. Задания четвертого уровня - познавательные, исследовательские и творческие. В него включались вопросы методологического характера. Они по зволяли проверить понимание студентами: 1) логики научного и учебного позна ния;
2) структуры и содержания курса физики в школе и в вузе;
3) причины, обу словившие смену парадигм естественнонаучного образования;
4) методов научно го исследования.
Таблица Данные об изменении уровня знаний и умений студентов экспериментальных и контрольных групп по «Электродинамике» Экспериментальные Контрольные Контрольный группы группы факультет выборки группы Объем Уровни знаний Уровни знаний срез Ку № I II III IV I II III IV 252 №1 1 5 9 21 ческий Физи (Э) №2 0 3 10 1 1, 251 №1 3 10 2 20 (К) №2 2 94 165-6 №1 5 7 4 23 (Э) №2 1 7 9 Ест. тех.
2 2, 167-8 №1 2 7 2 14 (К) №2 5 2 3 Данные, приведенные в таблицах 3 и 4, свидетельствуют о том, что студенты контрольной группы овладели знаниями по электродинамике и квантовой физике преимущественно на первом и втором уровнях сложности, что явно не соответст вует требованиям, предъявляемым к знаниям и умениям студентов вузовскими программами. Целенаправленная работа преподавателей по установлению преем ственных связей между школьным и вузовским курсами физики дала положитель ный результат.
Таблица Данные об изменении уровня знаний и умений студентов экспериментальных и контрольных групп по «Квантовой физике» Экспериментальные Контрольные Контрольный факультет группы группы выборки группы Объем срез Уровни знаний Уровни знаний Ку № I II III IV I II III IV 351 №1 1 6 3 14 ческий Физи (Э) №2 2 0 4 1 1, 352 №1 7 8 5 21 (К) №2 4 8 8 281-2 №1 9 4 8 25 (Э) №2 5 4 10 Ест. тех.
2 2, 283-4 №1 15 5 4 27 (К) №2 9 9 5 На третьем этапе обучающего педагогического эксперимента проверялась готовность студентов к работе по реализации межпредметных связей, к деятель ности по использованию разработанных видов учебно-познавательной деятельно сти, в том числе поисковых, творческих, реализующих субъектный опыт обучае мых на разных уровнях. В процессе педагогического эксперимента отслеживался критерий сформированности основных видов познавательной самостоятельности.
На одном из занятий интегративного спецкурса «Изучение вопросов биоаку стики на основе познавательных задач» студентам отделения «биология и химия» было предложено из 50 контрольных (познавательных) задач, выбрать и решить самостоятельно десять. При анализе характера выбранных студентами задач сде лан вывод о том, что при их отборе студенты руководствовались личностным опытом (осознанным, ценностно–смысловым). Такой опыт соответствовал опре деленному этапу познавательной самостоятельности (информационной опреде ленности учебной деятельности). Эта определенность проявилась в том, что все студенты выбрали задачи с биологическим содержанием.
Студенты физического факультета на спецкурсе по этой же теме из предло женных 50 задач тоже отобрали 10 заданий, однако их содержание было другим.
Мотивированный личностный опыт и мотивационная познавательная деятель ность помогли каждому выбрать задачи неодинакового смыслового содержания.
Одни студенты выбрали задачи на строение слухового аппарата;
другие – на му зыкальные звуки;
третьи – на применение звуковых колебаний;
четвертые – с ме дицинским содержанием;
пятые – пословицы, поговорки и др. Эксперимент убе дил в том, что самостоятельный выбор заданий в соответствии с личностным опытом каждого определяет не только характер познавательной деятельности, но и ее результаты.