Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Психолого-педагогические и философские основы содержания и методики обучения студентов постановке физического эксперимента
1.1 Психологические основы методики обучения студентов постановке физического эксперимента 21
1.2 Дидактические аспекты организации экспериментальной деятельности студентов педвуза 29
1.3 Проблема междисциплинарного подхода к эксперименту как методу обучения естественным дисциплинам 45
1.4 Философское понимание роли и места эксперимента в естествознании 51
Выводы по первой главе } 58
Глава II. Теоретические и практические основы совершенствования процесса профессиональной подготовки учителя естественных дисциплин к постановке физического эксперимента
2.1 Значение физического эксперимента в профессиональной подготовке учителя естественных дисциплин 61
2.2 Теоретические основы совершенствования подготовки студентов к постановке физического эксперимента на основе системы обобщенных знаний методологического характера 75
2.3 Содержание системы обобщенных теоретических знаний 91
2.4 Научно-методические основы организации деятельности студентов на занятиях лабораторного практикума 118
Выводы по второй главе 130
Глава III. Методика проведения и результаты педагогического эксперимента.
3.1 Особенности педагогического исследования 133
3.2 Результаты педагогического эксперимента 144
Выводы по третьей главе 157
Заключение 158
Библиография 161
Приложение 1 177
- Психологические основы методики обучения студентов постановке физического эксперимента
- Значение физического эксперимента в профессиональной подготовке учителя естественных дисциплин
- Особенности педагогического исследования
Введение к работе
Профессиональная подготовка учителя естественных дисциплин - одно из наиболее важных и ответственных звеньев современного высшего педагогического образования. Это объясняется тем, что цикл естественных дисциплин обладает не только большим потенциалом образовательного воздействия на человека, но и значительными возможностями для формирования научного мышления и миропонимания будущего специалиста. Охватывая значительную часть человеческой истории, естественные науки могли бы стать «основой нового университетского образования, целью которого (там, где оно не может готовить специалистов) было бы готовить, по крайней мере, людей, которые могли бы отличить шарлатана от специалиста» [96, с.328].
В этом направлении главенствующее положение занимает физика в силу своей лингвистической и методологической роли по отношению к другим естественным наукам. Поэтому ориентироваться в области физических знаний и методов исследования, составляющих основу всего естествознания, особенно важно для учителя естественных дисциплин.
История развития естественнонаучного образования свидетельствует о том, что метод физического эксперимента является основой эффективного преподавания естественных наук. Еще А.Я. Герд в конце XIX века, поставив вопрос о значении естественных наук в образовании, отстаивал действенный подход к их преподаванию. Он призывал следовать педагогическому правилу: разумно сочетать рассказ с показом, чтобы ученик сам участвовал в добывании естественных знаний. Однако в настоящее время существенно сократился объем учебного времени, отведенного на изучение фундаментальных наук как в школе, так и в вузе, в частности, на занятия с постановкой физического эксперимента.
Так, в начале 50-х годов нашего столетия на изучение курса общей физики в пединститутах отводилось 544 часа с расчетом на 4 учебных семестра, доминирующее место в распределении часов между лекционными, практически
ми и лабораторными занятиями отводилось последним. При этом подчеркивалось, что в таких условиях можно обеспечить достаточный уровень знаний и умений у будущих учителей. Сегодня согласно учебному плану физико-математического факультета педвуза по специальности «математика и физика» на этот же курс с учетом возросшей информативной емкости материала отводится всего лишь 150 часов при его изучении в течение трех семестров с равномерным распределением между формами организации обучения. Значительно сокращено число лабораторных работ, выполняемых студентом за сроки обучения, многие из них выполняются на устаревшем оборудовании и не отвечают современным требованиям развития физической науки.
Все это в целом негативно сказывается не только на уровне образованности выпускников педвуза, но и на их профессиональной подготовке как учителей естественных дисциплин. Невысокий уровень естественнонаучной культуры, отсутствие твердых знаний по физике и смежным дисциплинам, низкое качество сформированности необходимых экспериментально-практических навыков и как следствие слабая мотивация к использованию метода физического эксперимента в профессиональной деятельности у многих выпускников педагогических институтов являются основными недостатками их подготовки к работе в школе.
Учитывая стремительный рост информационного потока, в процессе профессиональной подготовки необходимо обеспечить учителя не только теоретическими знаниями в соответствующей его профессии сфере деятельности, сформировать разносторонние практические умения, но, что особенно важно, помочь будущему педагогу овладеть методологической основой для результативной и творческой деятельности в новых условиях, не стандартных ситуациях. Способность к применению имеющихся или вновь добываемых знаний на практике в непривычных условиях для решения разного рода проблем, связанных с профессиональной деятельностью, становится одним из важнейших критериев оценки качества подготовки специалиста.
Согласно государственным требованиям к уровню подготовки выпускника учитель естественных дисциплин должен: владеть методами естественных наук, уметь работать с объектами в природных и лабораторных условиях; уметь адаптировать естественнонаучные знания и умения к целям и задачам школьного образования; обладать организационно-деятельностными умениями, необходимыми для развития своих творческих способностей и повышения квалификации; быть психологически и методически подготовлен к работе в поли- и междисциплинарных областях знаний.
В соответствии с этим профессиональная подготовка учителя естественных дисциплин предполагает не только усвоение теоретического материала соответствующих наук, но и знание логики, методов и средств естественнонаучного познания в целом. В соответствии с этим учитель должен не только понимать сущность и значение методов, свойственных наукам его специальности, но и усвоить целую систему обобщенных теоретических знаний и умений методологического характера.
Методологическая составляющая образования выступает как средство, с помощью которого на основе имеющихся знаний и способов действия строится ориентировочная основа предстоящей деятельности. Будущему педагогу необходимо овладеть достаточной методологической базой для успешного и творческого использования физического эксперимента в преподавании естественных дисциплин.
Практика обучения студентов и проведенные исследования показывают, что недостаточное овладение рациональными и научно-обоснованными приемами постановки физического эксперимента тормозит процесс овладения студентами знаниями и умениями по выбранной специальности, увеличивает формализм и снижает уровень самостоятельности в выполнении учебных заданий, подавляет инициативу в процессе приобретения знаний и возможности творческого поиска в решении задач профессионального характера.
Ограниченность учебного времени по дисциплинам естествознания и необходимость в связи с этим эффективного использования доли учебного време
ни для самостоятельной работы студентов, требуют разработки новых эффективных дидактических приемов, направленных на глубокое усвоение получаемых знаний и отработку практических действий, основываясь на повышении уровня самостоятельности и творческой активности в процессе познавательной деятельности.
На этом пути возможно исследование методики обучения студентов постановке физического эксперимента в процессе совершенствования профессиональной подготовки учителя естественных дисциплин в современных условиях высшего педагогического образования.
В нашем исследовании мы исходили из раскрытия современной роли экспериментального метода в естествознании с тем, чтобы определить место и функции физического эксперимента в профессиональной подготовке учителя естественных дисциплин с учетом дидактических принципов организации обучения в высшей школе.
Современная дидактика рекомендует, чтобы содержание учебного материала, структура и последовательность его подачи способствовали знакомству с логикой и методами самой науки, раскрывали эвристическую значимость методов науки в познании природы, отражали тесную связь научных и учебных методов познавательной деятельности [19, 33, 70, 108,154 и т.д.].
На эффективность отражения в формах обучения естественным дисциплинам методов соответствующих наук указывали A.M. Арсеньев, А.Я. Герд, В.В. Гориневский, Е.И. Барчук, В.А. Буров, И.С. Вайнер, С.Л. Вольштейн, Б.П. Есипов, В.В. Завьялов, Л.Я. Зорина, СЕ. Каменецкий, М.К. Карипова, Ф.Ф. Королев, В.П. Орехов, А.В. Перышкин, М.Ю. Пиотровский, СВ. Позойский, В.В. Усанов, А.В. Усова, В.Ф. Шилов, и др. Некоторые авторы предлагают организовывать деятельность студентов на основе сближения методов учебного познания и научного исследования [18, 29], в частности, предлагается соотносить элементы лабораторного практикума и научного эксперимента.
Изучение этих работ показало, что научные исследования вопросов, связанных с методикой использования физического эксперимента в школе, про
двинулись дальше, чем аналогичные изыскания в области методики высшей школы. Это объясняется тем, что научно-методические исследования по вузовской тематике часто ограничиваются рамками методической работы.
Подробно изучены и описаны различные формы занятий по физическому эксперименту в методических разработках большого числа авторов, таких как В.М. Андреевский, Л.И. Анциферов, И.Т. Бовин, И.С. Вайнер, К.Н. Власова, В.Г. Глазырин, Л.Л. Гольдин, Л.Г. Деденко, В.В. Закотнов, Ф.Ф. Игошин, В.В. Керженцев, А.В. Кортнев, А.И. Кулаков, Н.Н. Майсова, А.П. Рымкевич, Ю.В. Рублев, И.М. Пищиков, О. Салимбаев и др.
Вопросы использования частнонаучных методов в школьном курсе физики получили освещение в ряде работ С.Л. Вольштейна, А.Т. Глазунова, В.Г. Зубова, А.А. Пинского, В.А. Фабриканта и др.
Попытки выявить основные причины недостатков в экспериментальной подготовке студентов сделаны И.Т. Бовиным, В.В. Завьяловым, В.Я. Синенко и др. Имеются работы, раскрывающие недостатки организации различных видов экспериментальной познавательной учебной деятельности [30, 158, 160 и т.д.].
Эти авторы приходят к выводу, что репродуктивный характер и недостаточный уровень осознания, осмысления структуры эксперимента, подавляют самостоятельность и творческую инициативу при выполнении экспериментальных заданий. Однако практика преподавания в педвузе показывает, что имеются серьезные недостатки в формировании практических умений и навыков у студентов в плане самостоятельного выполнения ими работ лабораторного практикума и тем более в области соответствующей методики обучения школьников.
Некоторые ученые и методисты находят причины недостатков в школьной и вузовской практике в неэффективном использовании вопросов методологии науки в содержании образования (Ю.К. Бабанский, А.П. Беляева, М.А. Данилов, И.Д. Зверев, Й.Я. Лернер, В.Г. Разумовский, М.Н. Скаткин, С.А. Шапорин-ский и др.).
Отдельные аспекты использования вопросов общей методологии в обучении физике отражены в работах А.И. Бугаева, Л.А. Ивановой, Ю.А. Коварского, В.Н. Мощанского, В.А. Любичанковского, Б.И. Спасского и др.
В ряде кандидатских диссертаций и пособий была освящена методика формирования у школьников умений использовать в учебной деятельности отдельные методы научного познания. Среди таких исследований следует отметить работы Каменецкого и Солодухина (моделирование и аналогия), Коварского (мысленные модели), Д. Шодиева (мысленного эксперимента), Комарова (гипотеза), Анциферова и Кабардина (физический эксперимент).
Другие педагоги акцентируют внимание на овладении студентами методами самостоятельного мышления и действия для получения или производства необходимых знаний (18, 20, 24, 28, 45, 50 и др.). В соответствии с этим необходимо искать новые способы развития и совершенствования способности достижения. Иначе говоря, обучение должно быть направлено не на механическое овладение предметным содержанием, а на возможность выйти за пределы непосредственного учебного события и достичь не только ближайшие, но и далекие цели.
Многие исследователи констатируют взаимосвязь между уровнем самостоятельности и творческой активности студентов и усвоением ими знаний методологического характера, с помощью которых на основе имеющегося материала строится ориентировочная основа деятельности, предстоящей субъекту: выбирается совокупность отдельных действий, определяется роль и место каждого из них в целостной структуре деятельности, выясняется необходимая их последовательность для достижения требуемого нового результата. Так, Е.И. Барчук в своем исследовании делает вывод: «На лабораторных занятиях дисциплин специальности студенты должны научиться самостоятельно решать учебные задачи частной науки исследовательского характера при помощи методологических знаний» [18, с. 154].
Изучение имеющихся работ по этому вопросу [И, 32, 38, 61, 106, 120, 126, 134, 153, 158, 162, 178, 194] показало отсутствие общепринятого определе
ния понятия методологических знаний, а также необходимость новых методических разработок в этом направлении, в частности, для учебного процесса педвуза в плане профессиональной подготовки учителей естественных дисциплин.
Вместе с тем, современная революция в естествознании свидетельствует, что «знание методологии и логики развития науки становится все более необходимым условием конкретно-научного творчества в значительной мере определяет качество профессиональной подготовки естествоиспытателей» [178, с.66].
В конкретной науке соответственно ее объекту познания необходимо используется определенный мыслительный инструментарий (категории, принципы, различные методы познания), образующий ее методологический базис, куда входят элементы знаний из целой совокупности различных наук (философии, общей методологии, частных методик и др.).
В соответствии с вышеизложенным физический эксперимент входит в число методов научного познания и выступает как необходимый компонент естественнонаучного образования. Тем самым он выполняет определенные дидактические функции.
Анализ функций и задач учебного эксперимента производился Л.И. Анциферовым, СИ. Архангельским, Е.И. Барчук, А.А. Бобровым, Л.Г. Деденко, СИ. Зиновьевым, О.Ф. Кабардиным, СЕ. Каменецким, В.В. Керженцевым, В.А. Мануйленко, В.Я. Синенко, Т.Н. Шамало, Н.В. Шароновой, А.В. Усовой, В.Л. Шатуновским, В.Ф. Шиловым и др. Соответственно им определялись цели использования физического эксперимента в обучении. Нами обнаружена значительная вариативность мнений по этим вопросам, что послужило еще одним толчком к нашему исследованию.
Многие педагоги и методисты (СИ. Архангельский, Елютин В.П., СИ. Зиновьев, Семенов М.Д. и др.) изучали теоретические и практические стороны организации процесса усвоения знаний. По Л.И. Анциферову в процессе позна
ния сосуществуют и взаимодействуют два цикла: цикл экспериментального познания и цикл теоретического познания.
Взаимосвязь эмпирической и теоретической сторон в преподавании естественнонаучных дисциплин обсуждалась в разной степени Е.И. Барчук, С.Л. Вольштейном, А.Н. Звягиным, Л.Я. Зориной, В.Н. Лавренчик, И.М. Низамо-вым, СВ. Позойским, А.И. Ракитовым, М.Д. Семеновым, В.В. Усановым и др.
А.Н. Звягин отмечает, что реальная тенденция повышения теоретического уровня в современных школьных программах и учебных предметов ни в коем случае не умаляет роли эмпирической стороны. Эксперимент при этом выступает как особый вид деятельности, представляющий собой соединение материальных действий реального преобразования объектов с теоретической мыслью [67]. Однако практика преподавания показывает отсутствие эффективной формы взаимодействия теоретических и экспериментальных методов обучения.
Изучению структуры экспериментальной деятельности, выделению ее основных этапов посвящены различные методические разработки таких авторов, как Л.И. Анциферов, А.А. Быков, И.С. Вайнер, С.Л. Вольштейн, О.Л. Данилов, Л.Г. Деденко, О.Ф. Кабардин, В.В. Керженцев, А.С. Кондратьев, В.А. Мануйленко, И.М. Пищиков, СВ. Позойский, М.Д. Семенов, В.В. Усанов, С.Я. Чачин, В.Л. Шатуновский, В.Ф. Шилов, В.В. Ягов и др.
На основе анализа имеющегося материала нами сделан вывод, что проблема выделения и обоснования необходимой структуры экспериментальной деятельности студентов на занятиях лабораторного практикума, соответствующей экспериментальному методу исследования в науке, требует дальнейшего рассмотрения. При этом важно обеспечить эффективное соотношение теоретической и практической составляющих эксперимента.
В процессе профессиональной подготовки будущего учителя естественных дисциплин предполагается формирование у него умения самостоятельной постановки физического эксперимента без «готового» описания. С этой целью надо или решить проблему координации содержания лабораторного практикума и теоретического обучения (поднятую Синенко В.Я.), или дать методологи
ческие знания о возможных способах и формах исследовательской работы (Е.И. Барчук) и выработать умение ориентироваться в незнакомой ситуации в соответствии с каким-то алгоритмом действий (Низамов И.М.). Решение этих и других, сопутствующих им, проблем требует новых научно-методических исследований.
Эти и другие особенности состояния профессиональной подготовки учителя естественных дисциплин в настоящее время обусловили выбор темы нашего исследования - «Совершенствование профессиональной подготовки учителя естественных дисциплин к постановке физического эксперимента». Актуальность исследования обусловлена противоречиями между:
- важным вкладом естественных наук в образование и развитие личности педагога и недостаточным объемом их содержательной и методологической составляющих в профессиональной подготовке учителя естественных дисциплин, в частности, учителя физики;
- возросшим значением экспериментальных методов физической науки в достижениях других областей естествознания и снижением качества экспериментальных навыков выпускников педвуза;
- большой педагогической ценностью физического эксперимента как метода познания и средства обучения и слабой подготовкой учителя естественных дисциплин к его использованию в профессиональной деятельности;
- насущной потребностью во внедрении более эффективных путей обучения студентов постановке физического эксперимента, в частности, на занятиях лабораторного практикума, и их недостаточной научно-методической разработанностью в плане совершенствования профессиональной подготовки учителя естественных дисциплин;
- необходимостью формирования у студентов системы обобщенных теоретических знаний методологического значения при постановке физического эксперимента и реальной тенденцией их отрывочного и стихийного усвоения в имеющихся условиях организации обучения в педвузе.
Проблема исследования заключается в нахождении путей и условий повышения эффективности профессиональной подготовки учителя естественных дисциплин к постановке физического эксперимента.
Несмотря на широкий спектр исследований, связанных с постановкой физического эксперимента в педвузе, эта проблема применительно к современному этапу развития высшего педагогического образования в аспекте профессиональной подготовки учителей естественных дисциплин (физика, химия, биология) не являлась предметом специального изучения.
В соответствии с поставленной проблемой были определены цель, объект и предмет исследования.
Цель исследования: разработать и научно обосновать содержание и методику формирования у студентов системы обобщенных знаний и умений как предпосылки готовности учителя естественных дисциплин к эффективной постановке физического эксперимента в профессиональной деятельности.
Объектом исследования выступает процесс профессиональной подготовки учителя естественных дисциплин в педвузе.
Предметом исследования является содержание и методика обучения будущих учителей естественных дисциплин постановке физического эксперимента на основе усвоения и применения системы обобщенных теоретических знаний методологического характера на занятиях лабораторного практикума. В основу исследования положены следующие положения:
1. Физический эксперимент - рассматривается как вид учебно-познавательной деятельности, аналогичный соответствующему методу естественнонаучного познания и имеющий свои специфические особенности. Его назначение в профессиональной подготовке учителя естественных дисциплин - овладение важным методом учения и обучения, развитие навыка установления рационального сочетания теории и практики в преподавании предметов специализации.
2. Обобщенные теоретические знания методологического характера должны выступать средством систематизации отдельных умственных и практиче
ских действий, повышения степени осознания и ориентировки в системе естественнонаучных знаний и структуре деятельности не только на лабораторных занятиях, но и при решении более широкого круга учебно-познавательных и профессиональных задач. 3. Обучение студентов постановке физического эксперимента в педвузе имеет большой потенциал для формирования широкого спектра необходимых будущему учителю естественных дисциплин знаний и умений.
Гипотеза исследования основана на том, что физический эксперимент в педвузе, имеющий место в педвузе главным образом на занятиях лабораторного практикума, - дидактический аналог важного метода естественнонаучного познания, роль которого в науке, общественном производстве и учебном процессе школы определяет его место в процессе профессиональной подготовки учителя естественных дисциплин. Обучение студентов постановке физического эксперимента на занятиях лабораторного практикума будет способствовать формированию прочных предметных знаний, обобщенного экспериментального умения и повысит мотивацию к использованию физического эксперимента в будущей профессиональной деятельности, если:
1) определена система обобщенных теоретических знаний методологического характера, способствующая осознанному пониманию студентами сущности физического эксперимента и его значения в преподавании естественных дисциплин;
2) разработана обобщенная схема постановки физического эксперимента, выполняющая роль ориентировочной основы при организации экспериментальной деятельности;
3)в содержание занятий лабораторного практикума включены задачи профессионального характера по использованию элементов системы обобщенных теоретических знаний.
В соответствии с предметом и гипотезой были поставлены следующие задачи исследования:
1. Раскрыть сущность физического эксперимента как дидактического аналога естественнонаучного метода познания и соответственно определить его место в профессиональной деятельности учителя естественных дисциплин на современном этапе.
2. Изучить и проанализировать условия постановки физического эксперимента студентами на занятиях лабораторного практикума и результаты имеющихся исследований по теме.
3. Выявить основные требования, принципы построения и определить содержание системы обобщенных теоретических знаний методологического значения, необходимых будущему учителю для использования физического эксперимента в преподавании естественных дисциплин.
4. Разработать методику проведения занятий лабораторного практикума с опорой на обобщенную схему постановки физического эксперимента, а также с привлечением элементов обобщенных знаний для решения задач профессионального характера.
5. Осуществить экспериментальную проверку педагогической эффективности методики обучения студентов постановке физического эксперимента. Методологической основой исследования явились:
1) на философском уровне - диалектика процесса познания (единство чувственного и рационального, теории и метода, роль эксперимента в естествознании, конкретность и относительность истины в познании и т.д.);
2) на общенаучном уровне - идеи системного и междисциплинарного подхода, теория деятельности, общая методология;
3) на частнонаучном уровне - принципы обучения в высшей школе, основные психологические концепции, требования к профессиональной подготовке учителей естественных дисциплин, закономерности развития естественнонаучного, в частности, физического знания.
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования .
- анализ философской и психолого-педагогической, научной и учебно
методической литературы, касающейся темы исследования, с целью определения логики исследования указанной проблемы и ее методологических основ;
- концептуальный анализ нормативных документов и научных работ в плане выделения вопросов, относящихся к предмету исследования;
- изучение и анализ современных тенденций развития естественных наук, в частности, физики, ее вклада в достижения других областей естествознания, функций экспериментального метода в естественнонаучном познании;
- наблюдение и обобщение опыта учителей по разным естественным дисциплинам, деятельности студентов на лабораторных занятиях и во время педагогической практики, их опрос, анкетирование с целью изучения состояния исследуемой проблемы в педагогической практике;
- метод моделирования как в прогностических целях - для выявления логики исследования, построения гипотез, так и в целях разработки методики включения системы обобщенных теоретических знаний в учебный процесс;
- педагогический эксперимент с привлечением методов математической статистики для обоснования достоверности полученных результатов исследования.
Основные этапы исследования.
Исследование проводилось в несколько этапов с 1996 по 1999 год.
Первый этап (1996-1997 гг.) включал в себя анализ философской литературы по вопросам познания, теории систем с целью определения методологической основы исследования; анализ психолого-педагогической, научно-методической и учебной литературы и изучение нормативных документов, опыта работы учителей с целью выяснения состояния исследуемой проблемы в теории обучения и определения основ проводимого исследования. На этом этапе были определены цель, объект, предмет исследования, его гипотеза и задачи, разработана программа исследования. Практический аспект состоял в изучении состояния исследуемой проблемы в практике обучения в школе и в педвузе, выявлении недостатков профессиональной подготовки учителей естественных дисциплин к постановке физического эксперимента.
Общая модель исследования представлена на схеме: Схема. Модель исследования путей совершенствования профессиональной подготовки учителя естественных дисциплин к постановке физического эксперимента на основе построения системы обобщенных теоретических знаний методологического характера.
1. На основе логико-методологического и психолого-педагогического анализа нормативных документов и учебно-методических материалов, научно-исследовательских и философских работ по данной теме, а также опыта работы учителей и личного преподавания в педвузе определение требований к профессиональной подготовке учителя естественных дисциплин в области постановки физического эксперимента, имеющихся проблем и возможных путей их оешения.
2. На основе учета требований психологических концепций и дидактических принципов построения обучения в высшей школе, а также представления о взаимодействии теоретических знаний и практических действий построение системы обобщенных теоретических знаний методологического значения и модели ее использования на занятиях лабораторного практикума.
1 ! [I !
3. Определение структуры экспериментальной деятельности студентов на занятиях лабораторного практикума для выполнения функции ориентировочной основы деятельности с опорой на систему обобщенных теоретических знаний. 4. Внедрение системы обобщенных теоретических знаний методологического значения в процесс профессиональной подготовки учителя естественных дисциплин. 5. Экспериментальная проверка педагогической целесообразности предложенной методики организации занятий лабораторного практикума в педвузе. 6. Разработка системы рекомендаций по использованию результатов исследования в процессе профессиональной подготовки учителя естественных дисциплин, в частности, при организации самостоятельной работы студентов в физической лаборатории.
На втором этапе (1997-1998 гг.) была разработана система обобщенных теоретических знаний методологического характера и методика ее использования на занятиях физического лабораторного практикума. В практическом плане
был начат формирующий эксперимент.
На третьем этапе (1998-1999 гг.) проводился системный формирующий эксперимент, в ходе которого подтверждалось методологическое значение и определялась эффективность использования предложенной системы обобщенных знаний в процессе профессиональной подготовки учителя физики к постановке физического эксперимента, ее целесообразность на лабораторных за нятиях. В завершение был осуществлен контрольный эксперимент.
Четвертый этап исследования (1999 гг.) заключался в обработке экспериментальных данных, анализе и оформлении результатов педагогического эксперимента. На этом этапе были подведены основные итоги исследования,
сформулированы выводы.
Научная новизна заключается в том, что:
- уточнены и систематизированы знания, раскрывающие сущность физиче- ского эксперимента как дидактического аналога естественнонаучного метода познания и его место в профессиональной подготовке учителя естественных дисциплин на современном этапе развития естествознания;
определена система обобщенных теоретических знаний методологического значения для эффективной постановки физического эксперимента в процессе преподавания естественных дисциплин;
построена обобщенная схема постановки физического эксперимента, отражающая взаимосвязь теоретических и эмпирических методов исследования, выполняющая роль ориентировочной основы при выполнении экспериментальных заданий, в частности, профессионального характера;
- разработана методика организации занятий лабораторного практикума в педвузе с опорой на систему обобщенных знаний методологического характера.
Теоретическая значимость исследования заключается в определении теоретико-методологической основы постановки физического эксперимента в
процессе профессиональной подготовки учителя естественных дисциплин, обосновании педагогической целесообразности использования предложенной системы обобщенных теоретических знаний методологического характера на занятиях лабораторного практикума. На этой основе возможно создание новых методик профессиональной подготовки учителя естественных дисциплин, рассчитанных на комплексное использование учебного материала отдельных курсов (физики, химии и биологии) с привлечением различных форм организации учебного процесса в педвузе.
Практическая значимость исследования заключается в том, что использование в различных формах учебных занятий в педвузе системы обобщенных теоретических знаний методологического характера и разработанных на ее основе методических рекомендаций по организации работы студентов в физической лаборатории будет способствовать развитию самостоятельности и повышению творческой активности будущих учителей в постановке целостного физического эксперимента. Полученные теоретические результаты исследования стали основой для проведения лабораторных занятий и построения курса по выбору, оказывающего положительное влияние на качество профессиональной подготовки учителя физики. Результаты исследования могут быть рекомендованы преподавателям, участвующим в процессе профессиональной подготовки учителей различных естественных дисциплин (физика, химия, биология), а также учителям школ как в целях решения учебно-воспитательных задач предметов естественнонаучного цикла, так и в целях самообразования.
Достоверность результатов исследования обеспечивается:
- методологической обоснованностью используемых положений философии, педагогики, психологии, а также методики преподавания естественных дисциплин, введенных и разработанных различными специалистами в указанных областях;
- строгостью проведенного анализа и логики научного исследования, использование взаимосвязей между абстрактным и конкретным, теорией и практикой;
- совокупностью разнообразных методов исследования, адекватных поставленным целям и задачам исследования;
- согласованностью полученных результатов с гипотетическими предположениями, основанными на выводах различных теорий о закономерностях учебно-познавательного процесса;
- результатами педагогического эксперимента, строгостью статистической обработки полученных данных, а также личным участием автора в его проведении.
Апробация результатов исследования осуществлялась посредством ежегодных сообщений и отчетов на кафедре физики (ЕГПИ) и кафедре МТО (МПУ), а также выступлений на ежегодных научно-практических конференциях преподавателей и студентов по итогам НИР в г. Ельце (1996-1998 гг.), Всероссийской конференции «Реформа образования и сельская школа» в г. Орле (1998 г.).
Внедрение результатов исследования по совершенствованию профессиональной подготовки учителя естественных дисциплин к постановке физического эксперимента проходило с 1997 по 1999 год в ЕГПИ на физико-математическом факультете, а также путем публикации работ в печати. По теме исследования имеется 6 публикаций
Основные положения, выносимые на защиту: \. Условием совершенствования профессиональной подготовки учителя естественных дисциплин к постановке физического эксперимента является усвоение студентами системы обобщенных теоретических знаний методологического значения, которая включает материал о логике естественнонаучного познания и совокупности теоретических и эмпирических методов; обобщенной структуре постановки физического эксперимента; способах логико-математической обработки эмпирических данных; методике самостоятельного формулирования экспериментально-познавательных задач и их применения в профессиональной деятельности учителя. 2. При организации экспериментальной деятельности студентов на занятиях
лабораторного практикума следует опираться на обобщенную схему постановки физического эксперимента как на ориентировочную основу. 3. Одним из путей обеспечения профессиональной направленности лабораторных занятий является привлечение студентов к решению задач профессионального характера на основе выделенной системы обобщенных теоретических знаний.
Психологические основы методики обучения студентов постановке физического эксперимента
Вузовская система образования обладает большими возможностями, потенциал которых эффективно реализуется лишь при определенных психолого-педагогических условиях, что позволяет совершенствовать формы взаимодействия преподавателя и студента с целью повышения их значимости в профессиональном становлении будущего учителя.
Известные психологи (Менчинская, Кабанова-Меллер, Н.Н. Подьяков и др.) подтверждают, что без контакта с реальным миром в форме наблюдений, проведения лабораторных работ, решения экспериментальных задач и т.д., знания не могут быть осознанными и действенными. Поэтому на пути поиска способов повышения эффективности профессиональной подготовки учителя естественных дисциплин к постановке физического эксперимента рассмотрим взаимосвязь процессов усвоения теоретических знаний и овладения практическими умениями с позиций современных психологических концепций.
Мы опираемся на точку зрения М.Д. Семенова, согласно которой «эффективность лабораторных работ можно существенно повысить, если в каждом конкретном случае целенаправленно и с учетом специфики познавательной деятельности использовать рекомендации психологических концепций усвоения» [158, с.40].
В современной психологии выделяются две наиболее известные психологические концепции усвоения знаний: ассоциативно-рефлекторная и теории поэтапного формирования умственных действий. Вместе с ними важно учитывать достижения психологии в разработке деятельностного подхода к проблемам обучения.
Ассоциативно-рефлекторная концепция усвоения разработана в трудах советских психологов С.Л. Рубинштейна, Ю.А. Самарина, П.А. Шеварева, Е.Н. Кабановой-Меллер, Н.А. Менчинской, Д.Н. Богоявленского и других. Исходным пунктом для развития этой концепции послужила ассоциативно-рефлекторная теория И.М. Сеченова и И.П. Павлова. Согласно этой теории, механизм усвоения знаний основан на выработке системы взаимосвязанных рефлексов, что объясняется системным принципом деятельности головного мозга. Это принцип системности раскрывает целостную, интегративную деятельность головного мозга. И.П. Павлов и И.М. Сеченов объясняют его свойством мозга образовывать условный рефлекс не на отдельный раздражитель, а на отношение между раздражителями.
Рефлекс является исходным элементом физиологических и психических процессов умственной деятельности. И.М. Сеченов считал рефлекс основой всякого знания. Он писал: «...заученный последовательный ряд рефлексов ведет к очень полному представлению предмета, к знанию в элементарной форме» [159, с.62-63]. Физиологическое понятие "условный рефлекс" лежит в основе психологического понятия "ассоциация", под которой И.М. Сеченов понимает «... непрерывный ряд касаний конца предыдущего рефлекса с началом последующего» [159, с.88]. Т.е. ассоциация есть закономерная связь нескольких психических процессов, выражающаяся в том, что появление одного из них вызывает появление другого.
Идея И.М. Сеченова о рефлекторной основе психологических процессов получила развитие в трудах И.П. Павлова. И.П. Павлов, продолжая исследование этого вопроса, вскрыл физиологическую сущность самой ассоциации, при этом он отождествлял два понятия - психическое понятие "ассоциация" и физиологическое понятие "временная нервная связь", причем "... образование временных связей, то есть этих ассоциаций, как они всегда назывались, это и есть приобретение новых знаний" [130, с.576].
Таким образом, механизм познания обучаемыми связей между элементами знаний, отражающих связи преобразуемого объекта деятельности, в процессе обучения объясняется с позиций психофизиологического учения И.М. Сеченова и И.П. Павлова.
На основе ассоциативной теории Ю.А. Самарин показал постепенное развитие системы знаний на уровне локальных, частносистемных и межсистемных ассоциаций, объединяющих разные системы знаний, умений и навыков по ряду смежных учебных предметов. "Лишь межсистемные ассоциации, в конечном счете, обеспечивают единство, целостность личности как единство мировоззрения и поведения" [157, с.298].
Таким образом, формирование межсистемных ассоциаций должно присутствовать в процессе обучения студентов естественным дисциплинам. Причем это относится не только к понятиям, законам, теориям, используемым в разных естественных дисциплинах, но и к совокупности обобщенных теоретических знаний и экспериментальной деятельности как системы обобщенных умений.
С точки зрения ассоциативной теории благоприятным дидактическим условием организации экспериментально-познавательной деятельности является следующее: каждый структурный элемент всякой системы должен быть связан с предыдущим если не в плане содержательном, то в плане процессуальном, т.е. в приемах и процедурах деятельности, как умственной, так и практической, должна быть связь и преемственность. С учетом этого мы рассматривали систему обобщенных теоретических знаний, систему формируемых на ее основе практических умений, а также систему лабораторных работ практикума и, в частности, отдельную лабораторную работу как систему цели, действий и результата.
Процесс обучения должен способствовать образованию новых связей, ассоциаций. Прочность получаемых знаний и практических умений, таким образом, пропорциональна числу разнообразных связей (ассоциаций), в которые они вступают с уже имеющимися в сознании сведениями, полученными в результате обучения и опыта. Л. С. Выгодский в своей работе экспериментально установил, что предшествующая мыслительная деятельность, способствовавшая формированию обобщений, не аннулируется, а включается в качестве не обходимой предпосылки в новую работу мысли [35].
Значение физического эксперимента в профессиональной подготовке учителя естественных дисциплин
Характер современного научно-технического и социального прогресса требует в процессе преподавания естественнонаучных дисциплин, как в школе, так и в педвузе, обратить особое внимание на удачное сочетание их теоретической и эмпирической сторон. Реальная тенденция повышения теоретического уровня в современных учебных программах ни в коем случае не умаляет роли эмпирической стороны. Особенно важно учесть данное требование в аспекте профессиональной подготовки учителя естественных дисциплин.
Это объясняется тем, что эмпирическая сторона естественнонаучных дисциплин, во-первых, предусматривает включение студентов в особую познавательную деятельность при непосредственном контакте с изучаемыми объектами, во-вторых, привлекает внимание к эксперименту как особому виду деятельности, представляющей собой соединение материальных действий реального преобразования объектов с теоретической мыслью.
Более того, неуклонно возрастающая роль физической науки в современном естествознании, расширение и совершенствование ее экспериментальной базы предполагают соответственно подготовку квалифицированных научных кадров в различных областях физического знания. В этом процессе значительная доля успеха зависит от качества образования в области физического эксперимента. Сам характер физической науки, сущность способностей, необходимых для успешной деятельности в области физики, диктует необходимость формирования умения экспериментировать.
Физический эксперимент в настоящее время считается не только одним из наиболее эффективных методов процесса обучения, но и важнейшим средст вом воспитательных и развивающих воздействий на субъект деятельности. Научно обоснованное и методически правильное использование различных форм экспериментальной деятельности в вузе должно стать «не только шагом в овладении знаниями, но и средством приобщения к методу научного познания, развития познавательных и творческих способностей» [136, с.30].
В соответствии с этим учитель естественных дисциплин должен быть профессионально подготовленным в аспекте решения первостепенных задач естественнонаучного образования школьников, состоящих в постижении ими научных методов познания с целью развития их творческого мышления, способности анализировать явления и находить научное им объяснение, усиления их интереса к учебному предмету и, в целом, повышения эффективности обучения естественным дисциплинам.
Из этого следует обязательное присутствие в педвузе такой формы организации занятий на факультетах по подготовке учителей естественных дисциплин, как физический эксперимент. В исследовании данного вопроса мы опирались на теоретические и методические разработки многих дидактов и педагогов (Анофрикова СВ., Анциферов Л.И., Архангельский СИ., Бабанский Ю.К., Бабурина Л.В., Баженов Л.Б., Барчук Е.И., Беленок И.Л., Бугаев А.И., Вайнер И.С, Вольштейн С.Л., Голин Г.М., Ефименко В.Ф., Зорина Л.Я., Кабардин О.Ф., Низамов И.М., Пинский А.А., Разумовский В.Г. и др.).
Мы пришли к выводу, что место физического эксперимента в профессиональной подготовке студентов педвуза определяется в настоящее время несколькими факторами:
1) значением эксперимента как научного метода в естественных науках;
2) дидактическими принципами организации обучения;
3) возможностями физического эксперимента в решении задач учебно-познавательной деятельности;
4) общими дидактическими функциями;
5) ролью эксперимента в учебном познании и др.
Первый из перечисленных факторов подробно рассмотрен в первой главе данной работы. На основании изложенного, следуя принципу соответствия методов научного и учебного познания, можно сделать вывод о пропорциональности значения физического эксперимента в подготовке учителя естественных дисциплин его роли в естественнонаучном познании.
Как известно, значение эксперимента в науке состоит в том, что он выступает в следующих качествах:
1) средство познания;
2) средство проверки его истинности;
3) способ его формирования.
А его целями являются получение новых эмпирических данных, подлежащих дальнейшему обобщению, и подтверждение или опровержение уже имеющихся идей и теорий.
Подтверждением этому служат работы известных ученых, таких как, С.Л. Вольштейн, В.Г. Разумовский, А.А. Пинский, Б.М. Кедров, В.В. Мултановский, М.В. Мостепаненко, Семыкин Н.П., Любичанковский В.А. и др. В частности, учитывая модельный характер современного познания, важно отметить, что только эксперимент может служить серьезным доводом в пользу той или иной модели.
Из дидактических принципов обучения здесь необходимо выделить принцип наглядности, принцип научности и доступности. То, что физический эксперимент, как метод познания, обучения и учения, отвечает этим требованиям, также неоднократно отмечалось по ходу изложения материала данного исследования.
Особенности педагогического исследования
В рассматриваемых выше главах мы изложили теоретические основы совершенствования профессиональной подготовки учителя естественных дисциплин к постановке физического эксперимента. Без эмпирических выводов предложенная методика повышения качества экспериментальной деятельности студентов на основе усвоения системы обобщенных знаний методологического значения остается всего лишь прогнозируемой.
Методика эксперимента и наблюдений при педагогических исследованиях представляет обширную и сложную проблему. В эмпирических исследованиях должны быть статистически установлены количественные соотношения объектов и динамика их изменения. К статистическим исследованиям педагогических явлений и процессов в свою очередь предъявляются определенные специальные требования к организации эксперимента. Мы взяли за основу некоторые из них, которые предлагает учитывать Ительсон Л.Б. [78, с. 122].
1. Чтобы полученные выводы из наблюдений были статистически значимыми, т.е. отражали общие свойства, необходимо, чтобы исследование носило массовый характер.
2. Для изучения эффективности различных учебных методов необходимо, чтобы объекты наблюдения были по возможности однородными и представительными.
3. Процесс наблюдений должен быть организован так, чтобы обеспечить постоянство, неизменность в течение наблюдения всех фактов, которые могут влиять на свойства и ход наблюдаемых явлений, т.е. стабилизация условий наблюдений.
Итак, эксперимент есть контролируемое наблюдение над изменениями свойств изучаемых явлений при градуированных умышленных изменениях определенных факторов и стабилизации всех остальных действующих факторов [110, с.126].
Целью педагогического эксперимента является проверка эффективности различных педагогических воздействий (содержание, методы, приемы, формы организации учебной работы). Это означает, что с помощью эксперимента может и должна быть установлена причинная связь между проверяемыми педагогическими воздействиями и их результатом, понимаемым как овладение определенными знаниями, умениями, развитие тех или иных способностей и т.д. [161,с.100].
В ходе изучения опыта педагогической деятельности молодых учителей по естественным предметам в школе и практики работы преподавателей в педвузе с позиций исследуемой проблемы было выявлено, что традиционная методика организации деятельности студентов на занятиях по лабораторному практикуму в курсе общей физики недостаточно ориентирует студентов на формирование у них осознанных представлений о значении этой формы занятий в их профессиональной подготовке как учителей естественных дисциплин и о логике самой экспериментальной деятельности, что необходимо для развития их самостоятельности и творческой активности, целостного представления о процессах научного и учебного познания.
Цель педагогического эксперимента заключалась в том, чтобы выяснить, может ли выделенная система обобщенных знаний методологического характера служить основой для совершенствования профессиональной подготовки учителя естественных дисциплин к постановке физического эксперимента с учетом новой методики организации занятий лабораторного практикума.
Задачей нашей экспериментальной работы явилось подтверждение гипотезы исследования. Средством реализации поставленной цели был обучающий эксперимент по формированию у студентов экспериментальной группы: - представления логике и структуре научного познания и роли в нем физического эксперимента;
-умений выполнять действия, входящие в состав учебно-познавательной деятельности на лабораторных занятиях: формулировать ее цель, познавательные задачи и практические результаты опыта; выделять объект и предмет экспериментального исследования, выбирать методы, материальные средства и наполнять обобщенную модель постановки физического эксперимента конкретным содержанием; осуществлять логическую и математическую обработку данных проведенного физического эксперимента и др.;
-умений использовать полученные знания в решении задач профессионального характера.
Подтверждение гипотезы мы искали в длительной экспериментальной работе, проходившей в несколько этапов, каждый из которых имел свою специфику. Основную работу по конструированию педагогического исследования необходимо было проделать, опираясь на принцип моделирования конечного результата и вероятностные представления о тех этапах, которые обеспечат его достижение.
