Введение к работе
Актуальность исследования. Астрономия древнейшая из естественных наук. В нашей школе многие годы она была одним из основополагающих предметов, с помощью которого познавался мир, и формировалось научное мировоззрение. В ХХ веке астрономия приобрела новые качества. Во-первых, запуск в СССР первого ИСЗ ознаменовал начало космической эры на нашей планете. Во-вторых, астрономия стала одной из необходимых основ бурно развивающейся космонавтики. Общеизвестно огромное практическое значение ИСЗ для развития связи, прогноза погоды, исследования природных ресурсов, экологических мониторингов с орбиты, наземной и воздушной навигации, решения задач обороны страны т.д. В третьих, не следует забывать о новых возможностях развития фундаментальных исследований в области физики, открывшихся благодаря использованию небывало мощных средств наблюдения космоса: огромных наземных систем телескопов и радиотелескопов, космических обсерваторий, совершенной компьютерной техники. Благодаря наблюдениям быстро развивается астрофизика. В отличие от физики, в основе которой лежит эксперимент и у экспериментатора есть возможность произвольно менять условия протекания явления, астрофизика основывается главным образом на наблюдениях, когда исследователь не имеет возможности влиять на ход физического процесса. Однако при изучении, какого либо явления обычно имеется возможность наблюдать его на многих небесных объектах при различных условиях. Поэтому возрастает роль наблюдений и в конечном итоге наблюдатель оказывается в не менее благоприятном положении, чем экспериментатор в физике.
В настоящее время в средней школе астрономия как самостоятельный предмет не существует. Астрономический материал в виде отдельных глав присутствует в учебниках физики 9 и 11 классов. Например: в учебнике Пурышевой Н.С. “Физика – 9” имеется глава 6 “Вселенная”, состоящая из 8 параграфов; в конце учебника Мякишева Г.Я. ”Физика - 11” имеется раздел “Астрономия”, состоящий из 11 параграфов. Анализ педагогической практики и результаты констатирующего эксперимента свидетельствуют, что данные разделы, как правило, изучаются обзорно или не изучаются совсем из-за нехватки времени.
Таким образом, анализ научно-методических исследований и современное состояние астрономического образования позволяют говорить о существовании следующих противоречий:
1. между интенсивным развитием физики благодаря открытиям, сделанным с помощью астрономических наблюдений, и отсутствием астрономических наблюдений в школе;
2. между высоким интересом школьников к астрономическим явлениям и отсутствием разработок методики практических наблюдений этих явлений в современной школе с помощью даже простейших астрономических инструментов.
Названные противоречия подчеркивают актуальность темы исследования, которая определяется тем, что из-за отсутствия в средней школе предмета “Астрономия” не проводятся астрономические наблюдения и учащиеся лишены возможности непосредственно наблюдать явления макромира. Это отрицательно сказывается на формировании у них современного научного мировоззрения. В последние годы было сделано много открытий в области физики и астрофизики только благодаря астрономическим наблюдениям. Это стало возможным за счет развития средств наблюдения (телескопов, радиотелескопов и т. д.), а также за счет того, что изучаемое вещество в космосе находится в таких состояниях, которые невозможно создать в лабораторных условиях.
Таким образом, проблема нашего исследования заключается в следующем: каковы эффективные способы повышения качества естественнонаучного образования, обеспечивающие возможность углубленного изучения курса физики и формирования современного научного мировоззрения учащихся.
Цель исследования: разработка методики проведения астрономических наблюдений в современной школе, способствующих углублению знаний учащихся по определенным разделам физики.
Гипотеза. Если в процессе изучения школьного курса физики проводить с учащимися астрономические наблюдения с их последующей математической обработкой, то это будет способствовать не только углублению знаний по определенным разделам физики, но и формированию современного научного мировоззрения учащихся и навыков в научно-исследовательской работе.
Исходя из сформулированной цели, были поставлены следующие задачи:
1. Обосновать целесообразность включения факультативных занятий по проведению астрономических наблюдений в процесс обучения физике с целью углубления знаний учащихся по некоторым разделам курса физики на основе научно-методического анализа состояния проблемы и обзора учебно-методической литературы.
2. Разработать программу организации и проведения астрономических наблюдений со школьниками как факультативное дополнение к курсу физики средней школы.
3. Разработать критерии отбора астрономических объектов, наблюдения которых может способствовать углублению знаний учащихся по определенным разделам физики.
4. Разработать и внедрить в учебный процесс цикл экспериментальных (наблюдательных) работ по астрономии на базе простейших и современных любительских (школьных) инструментов.
5. Разработать и внедрить методику использования результатов астрономических наблюдений в проведение текущих учебных занятий по физике.
6. Определить эффективность разработанной методики школьных астрономических наблюдений в педагогическом эксперименте.
7. Разработать для учителей физики методические рекомендации по проведению астрономических наблюдений со школьниками.
Объектом исследования является процесс обучения физике в средней школе.
Предметом исследования является методика проведения астрономических наблюдений со школьниками, ориентированная на углубление и расширение знаний по физике, а также на формирование у учащихся умений и навыков научно-исследовательской работы.
Методологическую основу исследования составляют:
- работы по теории и методике обучения физике (Кондратьев А.С., Кудрявцев П.С., Спасский Б.И. и др.);
- работы по методике преподавания астрономии (Андрианов Н.К., Воронцов-Вельяминов Б.А., Дагаев М.М., Жуков Л.В., Засов А.В., Левитан Е.П., Набоков М.Е., Цесевич В.П., Фесенко Б.И., Яхно Г.С. и др.);
- работы по педагогике и психологии (Выготский Л.С., Пискунов А.И., Кабанский Ю.К., Журавлев В.И., Кузьмина Н.В., Обухова Л.Ф., Сластенин В.А. и др.).
Методы исследования подбирались в соответствии с задачами исследования. На различных этапах исследования использовались следующие методы: теоретический анализ литературы по теме исследования, изучение и обобщение передового педагогического опыта, проведение астрономических наблюдений со школьниками, педагогические измерения (беседы, анкетирования учителей и учащихся), педагогический эксперимент с обработкой результатов.
Научная новизна исследования состоит в том, что в отличие от работ, выполненных ранее, где обосновывается методика обучения физике, включающая основные положения астрофизики, а также работ, посвященных рассмотрению астрономических вопросов через современные практикумы по астрономии в нашей работе обоснована, разработана и внедрена в учебный процесс методика организации и проведения астрономических наблюдений, включающая в себя не только проведение наблюдений, но и математическую обработку этих наблюдений с целью выполнения научно-исследовательских работ учащихся. Показано, что проведение таких работ способствуют углублению знаний по некоторым разделам курса физики.
Теоретическая значимость исследования состоит:
- в обосновании необходимости проведения астрономических наблюдений со школьниками, показано, что только теоретическое осмысление материала совместно с практическими наблюдениями могут обеспечить углубление знаний учащихся по физике;
- в разработке критериев отбора астрономических объектов и явлений для проведения наблюдений;
- разработке методики проведения астрономических наблюдений конкретных объектов и явлений с последующей математической обработкой этих наблюдений.
Практическая значимость работы состоит в том, что разработанная методика проведения астрономических наблюдений доведена до уровня конкретных методических разработок и рекомендаций для использования во внеурочных занятиях со школьниками. Соответствующие разработки внедрены в учебный процесс в Псковском техническом лицее.
Апробация полученных результатов по организации внеклассных занятий по астрономии и усиление связи астрономических знаний учащихся с их знаниями по физике проводилась в течение 14 лет с учениками школы №25 г. Пскова, учащимися технического лицея города Пскова, студентами Псковского государственного педагогического университета и со студентами Псковского политехнического института.
Результаты диссертационного исследования докладывались на ежегодных августовских совещаниях учителей физики, на городских научно-практических конференциях учащихся г. Пскова, на “Герценовских чтениях” (секция методики преподавания физики в школе. 2007 г., 2008 г., 2010 г. и 2013 г.), на заседании секции физики научно-практической конференции преподавателей Псковского государственного педагогического университета (2007 г.), на областной конференции учителей “Кикоинские чтения” (2008 г.), на международной конференции “Физика в системе современного образования” (2009 г.).
В результате проведенного исследования на защиту выносятся следующие положения:
1. Включение астрономических наблюдений в программу школьного курса физики будет способствовать углублению знаний учащихся при изучении разделов механики и оптики, а так же повышению качества естественнонаучного образования школьников.
2. Проведение астрономических наблюдений с последующей математической обработкой этих наблюдений является эффективным способом развития познавательного интереса, творческих способностей учащихся и формирования современного научного мировоззрения школьников.
3. Предлагаемая методика, включающая в себя не только проведение наблюдений небесных объектов и явлений, но и измерение, и математическую обработку некоторых физических величин вышеобозначенного с целью последующего вычисления других величин способствует не только повышению качества знаний по физике, но и формирует навыки в научно-исследовательской работе.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации 163 страницы. Список литературы содержит 185 наименований.
