Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Состояние проблемы астрономической подготовки студентов вузов 30
1.1. Основные подходы к развитию обучаемых 30
1.2. Роль астрономической науки в развитии обучаемых 43
1.3. Роль практической деятельности в процессе астрономической подготовки обучаемых 48
1.4. Краткий анализ учебных пособий по дисциплине КСЕ 52
1.5. Краткий анализ учебных пособий для проведения лабораторно практических занятий по дисциплине КСЕ 63
Выводы по главе 1 67
ГЛАВА II. Концепция и модель методической системы астрономической подготовки студентов вузов 69
II. 1. Системный подход в науке и образовании 69
II. 1.1 Сложные системы 84
II. 1.2 Педагогические системы 87
П.2. Методическая система астрономической подготовки 93
П.2.1. Основные принципы методической системы астрономической подготовки 93
П.2.2. Процесс астрономической подготовки 102
П.2.3. Модель методической системы астрономической подготовки 109
П.2.4. Занятие как интегративная единица обучения 113
И.З. Роль мотивации в процессе астрономичекой подготовки 116
Выводы по главе II 119
ГЛАВА III. Реализация методической системы астрономической подготовки студентов вузов 121
III. 1. Структурные особенности учебного материала 121
Ш.2. Методика реализации концепции методической системы астрономической подготовки 139
з
Ш.З. Содержательный и процессуальный компоненты занятий 143
Ш.4. Общие рекомендации по организации астроноимческой подготовки студентов вузов 146
Выводы по III главе: 151
ГЛАВА IV. Экспериментальная проверка эффективности методической системы астрономической подготовки студентов вузов 153
IV. 1. Организация и проведение педагогического эксперимента 153
IV.2. Констатирующий этап педагогического эксперимента 156
IV.3. Поисковый этап эксперимента 174
IV.4. Обучающий этап эксперимента 177
Заключение 185
Литература
- Роль практической деятельности в процессе астрономической подготовки обучаемых
- Методическая система астрономической подготовки
- Общие рекомендации по организации астроноимческой подготовки студентов вузов
- Констатирующий этап педагогического эксперимента
Введение к работе
Актуальность исследования
В решении целого ряда воспитательных, обучающих и развивающих задач огромную роль играет астрономическое образование. Большинство других естественных наук исследуют земную природу. Значение астрономических исследований состоит в том, что они доказывают взаимосвязь Земли и Космоса, системность Вселенной, ее безграничность в пространстве и бесконечность во времени. Астрономическая наука значительно расширяет и корректирует научную картину мира, а, следовательно, способствует формированию у обучаемых современного научного мировоззрения, системного мышления и более глубокому пониманию современного естествознания.
Само понятие «естествознание» разные исследователи определяют по-разному: одни ученые считают, что естествознание – это система наук о природе, а другие представляют естествознание как единую науку о природе. Это видимое противоречие. Структура естествознания иерархична и состоит из целого ряда наук, которые в свою очередь состоят из еще более дробных отраслей знания. На каждой ступени организации естествознания существует свой методологический аппарат, который и позволяет считать систему знаний таких ступеней единой.
На наш взгляд, естествознание – это система наук о природе, взятых в их взаимосвязи. А астрономия может претендовать на роль системообразующего фактора современного естествознания. Во-первых, это объясняется содержанием астрономических вопросов, которые показывают место Человека во Вселенной, способствуют получению системного представления о природных явлениях и процессах, что закладывает основу для формирования современного научного мировоззрения и развития системного мышления обучаемых. Во-вторых, объектом исследования астрономии является вся Вселенная, и для того чтобы понять, как она образовалась и эволюционирует, необходима интеграция всех естественных наук (физики, химии, биологии, геологии, географии и др.). В-третьих, в процессе обучения астрономии происходит освоение методов познания для исследования таких характеристик небесных тел, с которыми обучаемые часто встречаются на занятиях по другим дисциплинам. В-четвертых, астрономия является хорошей исследовательской лабораторией по изучению материи, находящейся в отличных, нежели на Земле, состояниях. В-пятых, астрономия – одна из древнейших наук, которая тысячи лет была неотделима от многих «современных» естественных наук. Поэтому астрономия представляет собой науку, в каком-то смысле более общую, чем другие естественные науки, т.к. исторически впитала в себя многие другие науки.
Именно в астрономии накапливались противоречия, которые служили стимулом в развитии современных представлений о Вселенной. Поэтому не удивительно, что высокий интерес к астрономии охватывает широкую аудиторию от ученых астрономов, физиков, химиков и др. до самого широкого круга неспециалистов, т.к. знания о Космосе не только необходимы, но интересны всем, они являются неотъемлемой частью общечеловеческой культуры.
Таким образом, астрономический компонент можно рассматривать как системообразующий фактор современной естественнонаучной подготовки не только будущих профессиональных астрономов и студентов других естественнонаучных специальностей (физиков, химиков, биологов, геологов, географов и др.), но и студентов социально-гуманитарных направлений (юристов, экономистов, социологов, психологов и др.), а также школьников старших классов, увлекающихся астрономией.
В работах Н.Я. Бугославской, Б.А. Воронцова-Вельяминова, А.М. Гижицкого, Т.А. Галкиной, Н.Н. Гомулиной, М.М. Дагаева, А.В. Засова, А.К. Киселева, Э.В. Кононовича, В.И. Курышева, Е.П. Левитана, М.В. Медведевой, М.Е. Набокова, Н.И. Перова, Е.Г. Пономарева, П.И Попова, К.А. Порцевского, Н.К. Семакина, М.Н. Смирнова, Е.К. Страута, К.А Цветкова, В.М. Чаругина показаны большие возможности астрономического образования в обучении, воспитании и развитии личности школьника и студента.
Однако в ходе констатирующего этапа педагогического эксперимента обнаружено, что, несмотря на необходимость формирования у обучаемых современного научного мировоззрения, более глубоких астрономических и естественнонаучных знаний в целом, развития системного мышления, в системе среднего и высшего образования наблюдается не только отсутствие современных учебно-методических комплексов отражающих современный уровень астрономического знания, но и резкое сокращение астрономии в целом.
Вместе с тем, сегодня у каждого преподавателя имеются достаточно широкие возможности выбора форм проведения занятий астрономического содержания. Это могут быть вводные занятия, лекции, семинары, практические занятия, контрольные, проверочные и лабораторные работы, зачеты, коллоквиумы и т.п. Среди возможных форм учебной работы также можно выделить индивидуальную и кружковую работу, факультативные занятия, астрономические наблюдения, разнообразные мероприятия (вечера, диспуты, конкурсы, олимпиады), посещение учебных и научно-популярных лекций в планетариях, участие в работе астрономических кружков и клубов при планетариях, домах детского творчества, экскурсии в обсерватории, музеи космонавтики и т.п.
Таким образом, анализ научной и педагогической литературы, научно-методических исследований, состояния астрономического образования в частности и естественнонаучного в целом позволяет говорить о существовании следующих противоречий:
между необходимостью более глубокого усвоения фундаментальных естественных наук, в частности астрономии, формирования у студентов интегрированного естественнонаучного знания, выработки на его основе современного научного мировоззрения и существующими традиционными подходами к обучению астрономии, которые не направлены на решение этих задач;
между современным состоянием естественнонаучного знания и методикой обучения астрономии в вузе, которая не отражает системообразующей роли астрономии в системе естественнонаучных дисциплин, огромного научного потенциала современных исследований в области астрофизики, космологии, космонавтики, космического землеведения и др.;
между задачей, которая стоит перед системой высшего образования по воспитанию активной, самостоятельной, творческой личности, и отсутствием концепции астрономической подготовки студентов вузов, учитывающей индивидуальные особенности студентов;
между необходимостью формирования междисциплинарных знаний, способных стать основой для системного изучения естествознания, и фактическим преобладанием в методике обучения астрономии нацеленности на формирование предметных знаний (по астрономии) без выделения общих элементов знаний, которые могут играть роль связей между астрономией и другими естественнонаучными дисциплинами;
между запросами педагогической практики в области астрономического образования и неудовлетворительным состоянием существующего учебно-методического обеспечения обучения астрономии студентов вузов, которое не может удовлетворить данные запросы.
Перечисленные выше противоречия и определяют актуальность темы исследования «Астрономический компонент как системообразующий фактор естественнонаучной подготовки в вузе» и выявляют проблему: какой должна быть концепция астрономической подготовки студентов для того, чтобы астрономия стала системообразующим фактором естественнонаучной подготовки в вузе.
Объектом исследования является естественнонаучная подготовка студентов высших учебных заведений, а предметом исследования – методическая система астрономической подготовки как системообразующий фактор естественнонаучной подготовки студентов вузов.
Цель исследования заключается в разработке и реализации концепции методической системы астрономической подготовки студентов вузов.
Все вышесказанное позволило сформулировать гипотезу исследования. Астрономическая подготовка студентов вузов будет эффективной, если:
методическая система астрономической подготовки будет учитывать современный уровень развития не только астрономического, но и естественнонаучного знания в целом;
образовательный процесс будет организован в соответствии с психофизиологическими особенностями восприятия и переработки информации обучаемыми;
в содержание астрономической подготовки включить материал междисциплинарного характера; выводить студентов на осмысление мировоззренческих проблем; отражать практическую направленность обучения;
при проектировании астрономической подготовки особое внимание уделить практической стороне обучения, а в качестве основных педагогических стратегий обучения отдать предпочтение активному самостоятельному обучению и обучению в партнерстве;
дидактические средства астрономической подготовки будут обеспечивать возможность не только самостоятельного изучения теоретического материала, но и самостоятельного выполнения «исследовательских» лабораторно-практических работ.
Эффективность подготовки по астрономии студентов вузов можно оценить по тому, как:
повышается уровень подготовки студентов в области астрономии и естествознания в целом;
происходит развитие системного мышления;
происходит формирование современного научного мировоззрения.
Для проверки гипотезы и достижения цели исследования решались следующие задачи:
-
Выявить состояние, роль и место астрономического образования и теоретически обосновать необходимость астрономических знаний для современного человека.
-
Выявить состояние проблемы астрономической подготовки студентов вузов.
-
Сформулировать и обосновать концептуальные положения методической системы астрономической подготовки студентов вузов.
-
Построить модель методической системы астрономической подготовки студентов.
-
Разработать методику реализации концепции методической системы астрономической подготовки студентов.
-
Создать учебно-методическое обеспечение для эффективной астрономической подготовки обучаемых.
-
Провести педагогический эксперимент с целью проверки гипотезы исследования.
Теоретико-методологические основы исследования
Теории программированного обучения, обучения по алгоритму, личностно-деятельностный, интегрированный, системный подходы в обучении, отраженные в трудах В.П. Беспалько, П.Я. Гальперина, Л.Н. Ланды, А.Н. Леонтьева, З.А. Решетовой, С.Л. Рубинштейна, Н.Ф. Талызиной, Д.Б. Эльконина и др.
Эволюционно-синергетический подход в естественнонаучном образовании, методология естественнонаучного образования, развитие мировоззрения исследованные в трудах М.Г. Базаевой, Н.И. Барышниковой, Е.А. Большаковой, В.Г. Буданова, Б.Р. Гельчинского, О.Н. Голубевой, В.В. Горбачева, Т.Я. Дубинщевой, Э.В. Дюльдиной, С.П. Клочковского, С.И. Коуровой, В.М. Найдыша, Н.С. Пурышевой, З.А. Скрипко, С.Е. Старостиной, Н.В. Шароновой, В.А. Ятманова и др.
Теория и методика обучения астрономии, в том числе проблема развития творческого мышления и самостоятельности в процессе обучения астрономии, отраженные в трудах Н.Я. Бугославской, Б.А. Воронцова-Вельяминова, Н.Н. Гомулиной, М.М. Дагаева, А.В. Засова, И.Г. Кирилловой, Э.В. Кононовича, П.Г. Куликовского, Е.П. Левитана, Г.И. Малаховой, М.В. Медведевой, М.Е. Набокова, А.А. Пинского, П.И. Попова, В.Г. Разумовского, Е.К. Страута, В.М. Чаругина и др.
Для достижения цели, решения поставленных задач и проверки гипотезы исследования применялись следующие теоретические и экспериментальные методы исследования и виды деятельности:
анализ и обобщение философской, психолого-педагогической, учебной, научной и научно-методической литературы по исследуемой проблеме; моделирование и проектирование методической системы астрономической подготовки студентов вузов;
наблюдение, анкетирование, беседа, опрос, личное преподавание астрономии студентам МГУ им. М.В. Ломоносова; экспериментальная работа констатирующего, поискового и обучающего характера; обсуждение результатов исследования на семинарах, совещаниях, конференциях.
Исследование проводилось с 2005 по 2010 гг. и включало в себя четыре этапа.
На первом этапе (2005 – 2006 гг.) изучалась проблема, анализировались противоречия, лежащие в основе астрономического образования и в целом естественнонаучной подготовки в вузе. Изучалась литература по философии, психологии, а также учебно-методическая литература. На этом этапе определились цели, объект и предмет исследования, были сформулированы задачи и рабочий вариант гипотезы исследования.
На втором этапе (2006 – 2007 гг.) проводился анализ опытно-поисковой работы, на основании которого определились механизмы разрешения имеющихся противоречий в астрономическом образовании, рассматривались теоретические подходы к разрешению имеющейся проблемы, разрабатывались и оценивались отдельные элементы предлагаемой концепции.
На третьем этапе (2007 – 2008 гг.) были сформулированы положения концепции методической системы, сформирована модель, разработаны учебно-методические пособия для проведения лекционных, лабораторно-практических занятий и учебно-исследовательская «Виртуальная лаборатория». На этом этапе также проводилась подготовка текста диссертации.
На четвертом этапе (2008 – 2011 гг.) проводились обобщение результатов педагогического эксперимента, систематизация и проверка положений гипотезы, уточнялись выводы исследования. Осуществлялось соотнесение положений концепции методической системы и результатов эксперимента.
Научная новизна результатов исследования
-
На основе системного исследования процесса астрономической подготовки студентов вузов, основанного на интеграции достижений педагогики, психологии, методики обучения астрономии и естественных наук, обоснован выбор астрономического компонента как системообразующего фактора естественнонаучной подготовки в вузе, что позволяет решать задачи формирования системного мышления и современного научного мировоззрения у обучаемых.
-
Разработана концепция методической системы астрономической подготовки студентов вузов, обеспечивающая эффективное формирование современного научного мировоззрения и системного мышления обучаемых в виде следующих положений.
-
Полноценная естественнонаучная подготовка студентов вузов может быть осуществлена только с учетом достижений астрономической науки, которая интегрирует естественнонаучные знания, обеспечивает формирование современного научного мировоззрения и системного мышления у обучаемых.
-
Основными дидактическими принципами в процессе астрономической подготовки студентов вузов являются принципы системности, единства научности и доступности, межпредметных связей и предметной деятельности. Эти принципы реализуются следующим образом:
принцип системности предполагает системность содержания и деятельности преподавателя и обучаемых при обучении астрономии студентов вузов;
принцип единства научности и доступности предполагает соответствие состояния науки астрономии и содержания астрономической подготовки студентов с учетом индивидуальных особенностей обучаемых;
принцип межпредметных связей предполагает отражение в содержании и методах обучения межнаучных связей;
принцип предметной деятельности выражает деятельностную природу процесса обучения.
-
Содержание астрономического компонента естественнонаучной подготовки студентов должно:
соответствовать современным достижениям не только астрономии, но и других естественных наук;
включать материал междисциплинарного характера, иллюстрирующий системную взаимосвязь естественных наук как отражение многогранности, единства и целостности Вселенной;
выводить студентов на осмысление мировоззренческих проблем, способствовать экологическому воспитанию;
отражать практическую направленность процесса обучения.
-
Содержание и формы представления учебной информации должны соответствовать психологическим особенностям студентов вузов, их способам восприятия и переработки информации, обеспечивать формирование современного научного мировоззрения и системного мышления у обучаемых, предусматривать возможность оперативного взаимодействия студентов и преподавателей, способствовать изменению деятельности преподавателя от управления к консультации и контролю, оставляя больше возможности для активной самостоятельной деятельности обучаемых.
-
При проектировании процесса астрономической подготовки необходимо особое внимание уделить деятельностной природе процесса, а в качестве основных педагогических стратегий отдать предпочтение активному самостоятельному обучению и обучению в партнерстве.
-
Дидактические средства для организации активной самостоятельной деятельности студентов в процессе астрономической подготовки должны обеспечивать возможность не только самостоятельного изучения и переработки теоретического материала, но и самостоятельное выполнение лабораторно-практических работ, включающих задания, предполагающие «исследовательскую» деятельность, предусматривать создание условий для формирования личностно-ориентированного подхода, возможностей создания системы эффективного контроля и диагностики знаний.
-
Разработана модель методической системы подготовки по астрономии студентов вузов, которая включает целевой, содержательный, процессуальный и диагностический компоненты. Отличительными особенностями методической системы являются: 1) содержание и единая структура астрономической подготовки студентов естественников и гуманитариев; 2) единая система организации занятий, включающая инвариантный и вариативный компоненты; 3) использование разного уровня сложности вопросов, упражнений, задач и т.п., а также специальных заданий, для выполнения которых требуется применение знаний на стыке нескольких наук; 4) использование разнообразных информационных дидактических средств, включая виртуальную информационную среду, разработанную на основе новейшей САПР-системы для организации активной самостоятельной деятельности студентов; 5) специально разработанные проблемные задания, задачи и лабораторные работы для более глубокого изучения вопросов астрономии.
-
Разработана методика астрономической подготовки студентов вузов (заявка на патент № 2012118677). В основе процесса подготовки лежит алгоритм. Каждый шаг алгоритма описывает те или иные свойства объекта, процесса или явления. Предложенная методика отличается тем, что по мере прохождения алгоритма в последующих задачах сходные шаги опускаются. Сокращение числа шагов увеличивает самостоятельность и подготовка приобретает «исследовательскую» направленность. Алгоритм в данном случае представляет собой развернутый план «исследовательской» деятельности в процессе астрономической подготовки.
-
Создан учебно-методический комплекс по астрономии для студентов вузов, отражающий не только современный уровень астрономического знания, но и системообразующую роль астрономии в системе современной естественнонаучной подготовки в вузе, который включает пять учебно-методических пособий, программную поддержку на базе пакета программ Excel, «Виртуальную лабораторию», необходимый раздаточный материал для проведения лабораторно-практических занятий по астрономии (справочные материалы, планшеты и наглядные ориентиры в виде схем), а также разного уровня сложности вопросы и задачи, тестовые задания, задания к коллоквиумам, список реферативных работ, список рекомендуемой литературы.
Теоретическая значимость исследования заключается в том, что внесен вклад в развитие теоретических основ методики обучения астрономии студентов вузов, в частности:
обоснована и конкретизирована роль астрономической науки как системообразующего фактора в системе естественнонаучной подготовки, как интегрированного, междисциплинарного знания о Вселенной, выявлены его мировоззренческая и практическая функции;
теоретически обоснованы и разработаны концепция и модель методической системы астрономической подготовки студентов вузов;
расширено представление об образовательных технологиях методического и дидактического реконструирования учебной информации за счет обоснования использования в процессе обучения и разработки современных информационных сред – «Виртуальных лабораторий», основанных на новейших САПР-системах.
Практическая значимость проведенного исследования определяется тем, что создано и внедрено в образовательную практику учебно-методическое обеспечение астрономической подготовки студентов вузов, включающее:
разработанное на основе системного подхода учебное пособие, являющееся теоретической основой астрономической подготовки студентов вузов;
созданную с применением новейшей САПР-системы «Виртуальную учебно-исследовательскую лабораторию», состоящую из десяти работ и являющуюся практической основой обучения астрономии студентов вузов. К уникальным особенностям этой лаборатории можно отнести мультимедийность, интеллектуальность, интерактивность, коммуникативность, возможность моделирования объектов и природных процессов (DVD-диск с программной оболочкой параметрического моделирования T-FLEX CAD и лабораторные работы);
методические указания к выполнению десяти работ в информационной среде «Виртуальная лаборатория», включающей работы по Солнечной системе и Солнечно-земным связям;
практикум по астрономии, включающий 48 лабораторно-практических работ по всем разделам астрономии и астрофизики, учитывающий межнаучные связи с физикой, биологией, химией, географией и другими естественными науками, включающий дидактические информационные средства для самостоятельной астрономической подготовки студентов;
методические указания к выполнению лабораторно-практических работ в среде Excel (к которым прилагается CD-диск с шаблонами 31 лабораторной работы);
дидактические средства для проведения лекционно-семинарских и лабораторно-практических работ по астрономии (астрофотографии, регистрограммы, диаграммы, рисунки, спектрограммы, графический материал и т.п.), а также схемы и алгоритмы выполнения работ, способные оказать помощь студентам в организации их самостоятельной познавательной деятельности;
учебные материалы, позволяющие диагностировать успешность обучения при разных формах обучения (тестовые задания, вопросы, задачи, лабораторные работы повышенной сложности, система заданий для коллоквиумов и др.);
методические рекомендации для преподавателей по планированию учебного процесса и диагностирующих процедур, по организации самостоятельной астрономической подготовки студентов.
Внедрение разработанных учебно-методических материалов в педагогическую практику позволяет не только повысить уровень астрономической подготовки студентов, но и способствует формированию их современного научного мировоззрения и системного мышления.
На защиту выносятся:
-
Астрономический компонент как системообразующий фактор естественнонаучной подготовки в вузе позволяет интегрировать естественнонаучные знания, способствует формированию современного научного мировоззрения и системного мышления студентов.
-
Концепция и модель методической системы астрономической подготовки студентов вузов должны быть нацелены на эффективное формирование современного научного мировоззрения и системного мышления обучаемых.
-
Содержание астрономической подготовки должно охватывать достижения не только астрономии, но и других естественных наук, включать междисциплинарный материал, который способствует осмыслению мировоззренческих проблем, экологическому воспитанию и формированию системного мышления.
-
Учебная информация должна соответствовать психологическим особенностям обучаемых, предусматривать возможность оперативного взаимодействия студента и преподавателя, способствовать изменению деятельности преподавателя от управления к консультации и контролю, предоставляя возможность активной самостоятельной деятельности обучаемых.
-
Методика астрономической подготовки должна иметь практико-исследовательскую направленность, нацеленность на связь с жизнью, основываться на активных методах обучения, при применении которых деятельность обучаемого носит творческий, поисковый характер (выполнение проблемных лабораторно-практических работ, решение проблемных задач, задач повышенной трудности и т.п.).
-
Дидактические средства призваны обеспечить исследовательскую деятельность обучаемых за счет использования в процессе обучения не только технических, но и программных средств, в том числе информационной среды – «Виртуальная лаборатория» (свидетельство о государственной регистрации №2010620442).
Апробация результатов исследования осуществлялась на конференциях:
Международных – «Международное сотрудничество в области астрономии: состояние и перспективы» (г. Москва, 2002 г.); Ломоносовских чтениях в МГУ (г. Москва, 2003 г.); Международной научно-практической конференции «Проблемы формирования обобщений на уровне физической картины мира при обучении физике» (г. Москва, 2004 г.); Международной научно-образовательной конференции по астрономии «Global Hands-on Universe» (г. Санкт-Петербург, 2004 г.); Международной научно-практической конференции «Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики» (г. Екатеринбург, 2005 г.); восьмом съезде Астрономического Общества и Международного симпозиума «Астрономия – 2005: состояние и перспективы развития» (г. Москва, 2005 г.); Международном симпозиуме «Астрономия – 2005: современное состояние и перспективы» (г. Москва, 2006 г.); Международной научно-методической конференции «Физическое образование: проблемы и перспективы развития» (г. Москва, 2007 г.); The 7-th G. Gamow’s Odessa astronomical summer school (г. Одесса 2007 г.); Международной конференции «Актуальные вопросы современной науки» (г. Таганрог, 2009 г.); семнадцатой Международной конференции «Математика. Компьютер. Образование» (г. Дубна, 2010 г.); Международной научно-методической конференции Физическое образование: проблемы и перспективы развития (г. Москва, 2010 г.); 10-th International Gamov Summer School «Astronomy and beyond: astrophysics, cosmology and gravitation, cosmomicrophysics, radio-astronomy and astrobiology» (г. Одесса, 2010 г.); 11-th International Gamov Conference-School «Astronomy and beyond: astrophysics, cosmology and gravitation, cosmomicrophysics, radio-astronomy and astrobiology» (г. Одесса, 2011 г.).
Всероссийских – пятой Всероссийской научно-практической конференции «Психодидактика высшего и среднего образования» (г. Барнаул, 2004 г.); научной сессии МПГУ по итогам научно-исследовательской работы за 2002 и 2005 г.г. (г. Москва, 2005 г.); научной конференции «Педагогика и информационные технологии» (г. Долгопрудный, 2005 г.); Всероссийской междисциплинарной научной конференции «Технологии индивидуализации обучения в вузе» (г. Москва 2008 г.); научной конференции «Ломоносовский чтения» (г. Москва 2008 г.); научной конференции «История науки и техники в системе современных знаний» (г. Екатеринбург 2009 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Новые технологии в преподавании астрономии» (г. Н. Новгород 2009 г.).
Региональных – межрегиональной научно-практической конференции «Оптимизация функционирования социокультурного комплекса в современных условиях городской и сельской среды: состояние, поиск, новации» (г. Белгород, 2007 г.); межрегиональной научно-практической конференции «Социальная экология в изменяющейся России: проблемы и перспективы» (г. Белгород, 2007 г.).
Кроме того, результаты исследования, а именно, учебно-исследовательская «Виртуальная лаборатория» была представлена на IX Всероссийской выставке научно-технического творчества на ВВЦ (г. Москва 2009 г.) и Международном аэрокосмическом салоне (МАКС 2009) в отделе «Вузовская наука» и отмечена дипломом и ценным подарком за занимательное привлечение молодежи к астрономической науке.
Результаты исследования внедрены в практику работы МГУ имени М.В. Ломоносова, Московского педагогического государственного университета, Московского государственного открытого педагогического университета им. М.А. Шолохова, Академии труда и социальных отношений, Московского городского дворца детского (юношеского) творчества, Алтайской государственной педагогической академии, Донского государственного технического университета, Калужского государственного университета им. К.Э. Циолковского.
Структура и объем диссертации: диссертационное исследование объемом 364 страниц основного текста состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 496 наименования, и 8 приложений; содержит 32 таблицы, 66 рисунков и 16 диаграмм.
Роль практической деятельности в процессе астрономической подготовки обучаемых
Кроме того, системное мышление можно определить как метод, с помощью которого можно целенаправленно (как правило, с целью управления) выявить и актуализировать, познать причинно-следственные связи и закономерности в ряду общих и всеобщих событий и явлений. Часто это методология исследования систем [495].
При системном мышлении совокупность событий, явлений (которые могут состоять из различных составляющих элементов) актуализируется, исследуется как целое, как одно организованное по общим правилам событие, явление, поведение которого можно предсказать, прогнозировать, как правило, без выяснения не только поведения составляющих элементов, но и качества и количества их самих. Пока не будет понятно, как функционирует или развивается система как целое, никакие знания о ее частях не дадут полной картины этого развития [495].
Согласно утверждению Е.А. Макаровой «системное мышление сегодня - это контекстуальное мышление; и, поскольку объяснение вещей в их контексте означает объяснение на языке окружающей среды, то можно сказать также, что все системное мышление - это философия окружающего нас семиотического пространства» [292].
«Сетевое мышление, - пишет Е.А. Макарова, - изменило не только наш взгляд на природу вещей, но и наш способ описания научного знания. Системно-сетевой подход - это главное методологическое направление современной науки, определяемое установкой рассматривать предмет как единое целое и предполагающее соответствующую логику исследовательской программы (познавательных процедур), в результате чего образуется целостное и многомерное восприятие реальности» [292, с.4].
В рамках системно-сетевого подхода учебный процесс рассматривается Е.А. Макаровой как определенное множество элементов, взаимосвязь которых обусловливает целостные свойства этого множества. Основной акцент делается на выявление многообразия связей и отношений, имеющих место как внутри исследуемого объекта, так и в его взаимоотношениях с внешним окружением. «Образовательный процесс есть специфическая деятельность, предметом которой является система «знак - смысл», то есть это деятельность раскрытия смысла знания, выраженного знаком» [292, с.40].
«Системное мышление в познании, - пишет Т.В. Ильясова, - приучает видеть любое сложное образование целостностью, понимать, что основную роль в жизнедеятельности системы играют связи - внешние и внутренние. Системой можно управлять, организуя эти связи с учётом иерархии системы, правильного воздействия и регулирования. Нельзя упускать из виду тот факт, что перестройкой структуры системы можно ее разрушить или привести к новым возможностям, совершенствованию, и как следствие, - изменению поведения системы, переходу на более высокий уровень функционирования» [200, с. 16].
Согласно Д.О. Данилову системное мышление - это способность анализировать объект как систему связанных элементов и выделять общий принцип построения этой системы, конструировать на основе выделенного принципа новую систему элементов. Человек, обладающий системным мышлением, решает любую задачу, вычленяя этапы исследования, следуя логике научного познания. Соответственно можно с определенной долей уверенности утверждать, что если человек обладает научным методом познания, то у него в определенной мере сформировано системное мышление [458, 151].
Уровни сформированности системного мышления могут быть разными. Наиболее подходящей основой для классификации этих уровней, с точки зрения Д.О. Данилова, является классификация уровней сформированности учебных действий и деятельности предложенная М.И. Старовиковым. На ее основе им разработаны критерии по определению уровней сформированности системного мышления (Таблица) [458, 151].
Так, В.А. Ширяева выделяет три основных компонента в структуре системного мышления: «содержательный (знание), операционный (способы деятельности) и мотивационный (побудители к действию)» [473, с. 10]. Соответственно, согласно В.А. Ширяевой, сформированность системного мышления может быть определено наличием этих трёх составляющих. Однако, формирование мотивов, наряду с ценностями, относится к сфере воспитания, то есть к формированию личности обучаемого, а не его мышления. Т.к. воспитание - процесс целенаправленного воздействия на мотивационно-ценностную сферу человека включает в себя формирование мотивов, поэтому третий компонент относится к компонентам воспитания, а не к компонентам мышления. Если исходить из философского понятия мышления как функции головного мозга, активного процесса отражения объективного мира в понятиях, суждениях, теориях и т.п., связанного с обобщением и способами опосредованного познания действительности, то применительно к рас 36 сматриваемому виду мышления способами познания действительности является системный подход и системный анализ.
Методическая система астрономической подготовки
Н.И. Иконникова основное внимание стремится уделить эволюционно-синергетической парадигме: соединению принципов универсального эволюционизма и самоорганизации [195]. В работе рассматриваются некоторые учения и школы современного естествознания; анализируется творчество выдающихся ученых-естественников. Однако в данном пособии слабо отражена роль астрономии в развитии и расширении современной научной картины мира. Пособие, в общем случае, может являться некоторым кратким изложением ряда концепций современного естествознания и может быть полезно лишь студентам гуманитарных вузов.
Н.П. Ващекин и А.Н. Ващекин в своем пособии излагают основы десяти направлений развития современного естествознания (антропология, астрономия, биология, геология, информатика, синергетика, системология, физика, химия, экология) [67]. Авторы стремятся избегать философских обобщений. В основе методики изложения материала лежит «футуристический» подход взамен традиционного исторического.
К основным недостаткам данного пособия можно отнести его направленность на узкую аудиторию, а именно на подготовку специалистов в области целесообразного регулирования социальных отношений. Т.е. изложение и подбор материала ориентирован, прежде всего, на студентов и аспирантов юридических вузов.
Основную идею своего пособия О.Е. Баксанский, Е.Н. Гнатик, Е.Н. Кучер видят в формировании представлений об основополагающих концеп 56 циях естественных наук, складывающихся в единую научную картину мира.
Сам материал в книге излагается как междисциплинарное описание основных явлений и законов природы, а также тех научных открытий, которые лежали в основе революционных изменений в науке и технике, мировоззрении и общественном сознании.
Основной недостаток данной книги состоит в том, что здесь дается больше философское осмысление естественнонаучных концепций, нежели непосредственное их рассмотрение. Изложено достаточно много материала, который не имеет непосредственного отношения к концепциям современного естествознания. Вместе с тем, данное учебное пособие авторы адресуют как гуманитарным, так и естественнонаучным факультетам университетов.
Пособие О.Н. Стрельник, в первую очередь, призвано за достаточно короткий период помочь студентам систематизировать свои знания по дисциплине «Концепции современного естествознания» [417]. Таким образом, с одной стороны, данный курс лекций дает возможность получить общие представления о вопросах современного естествознания. С другой, он не может претендовать на формирование системного представления об окружающем мире и не может служить основным учебным пособием при изучении дисциплины «Концепции современного естествознания». К такого же рода пособиям можно отнести учебное пособие А.П. Садохина [397].
В учебном пособии В.П. Романова рассматриваются достижения и тенденции развития современного естествознания. Автор пытается интегрировать разрозненные знания о неживой и живой природе и человеческом обществе в целостную естественнонаучную картину мира. Особое внимание в учебнике уделено мировоззренческим аспектам естественнонаучного знания.
К сожалению, в данном пособии, как и в большинстве других, крайне мало уделено внимания вопросам, связанным с астрономическими аспектами научной картины мира. Вместе с тем, в пособии рассматриваются, по нашему мнению, еще не устоявшиеся, очень спорные вопросы, как например, концепции устойчивого развития. Основное внимание уделено концепциям физической науки, концепции других естественных наук в пособии практически не затрагиваются.
Учебник для вузов под редакцией Л.А. Михайлова написан коллективом преподавателей РГПУ им. Герцена и достаточно полно соответствует Государственному образовательному стандарту [240]. Свое пособие авторы адресуют студентам как гуманитарного, психолого-педагогического, так и естественнонаучного направлений.
В пособии дается попытка представить современные концепции целого ряда естественных наук: биологии, генетики, физики, химии, биохимии, геологии, антропологии и др. В книге уделено внимание социальным последствиям новых научных открытий, а также представлены новые технологии обучения в области концепций современного естествознания.
К недостаткам данного пособия можно отнести полное отсутствие практической составляющей дисциплины КСЕ (как и у подавляющего большинства других пособий). Предложены лишь тестовые задания для закрепления изученного материала. Кроме того, при широком спектре рассматриваемых вопросов, пособие не представлено в виде системы, а является лишь суммативным набором некоторых концепций ряда естественных наук.
Несомненным достоинством (а вместе с тем и недостатком) пособия Г.И. Рузавина является рассмотрение концепций современного естествознания исключительно с философских позиций [393]. Рассматриваются концепции естествознания начиная с механистической до квантово-релятивистской и синергетической. В данной книге особое внимание обращается на связь концепций естествознания с современным научным мировоззрением и философией. Но, не смотря на целый ряд преимуществ данного пособия, преобладание философской составляющей над естественнонаучной, и отсутствие практической поддержки для закрепления и углубления теоретического материала придают учебнику узкую направленность.
Общие рекомендации по организации астроноимческой подготовки студентов вузов
Часть работ, которые входят в информационную среду «Виртуальная лаборатория» и учебные пособия разработаны совместно с В.М. Чаругиным и И.К. Розгачевой: «Экваториальные координаты в астрономии», «Вид звездного неба на различных широтах. Астрономические календари. Видимое движение Солнца», «Время», «Определение широты места наблюдения по Солнцу», «Измерение видимого и линейного диаметра Солнца», «Определение основных характеристик квазаров» [80, 82, 84, 86].
Основа некоторых работ частично заимствована из «Сборника задач и упражнений по астрономии» Б.А. Воронцова-Вельяминова, «Практикума по астрономии» П.И. Попова и Н.Я. Бугославской, «Практикума по курсу общей астрономии» М.М. Дагаева, «Практикума по астрономии» В.И. Куры-шева, «Астрофизических практикумов» Н.И. Клиорина, Б.М. Кочубиевского, Ю.А. Купрякова, С.А. Ламзина, Е.Ю. Степановой, B.C. Эткина.
В случае коллективной работы над пособиями роль автора диссертационного исследования сводилась к: разработке методики и основной идеи работ, сбору и обработке научной информации по каждой работе, определению цели работы, составлению ключевых этапов работы, составлению необходимого и достаточного для самостоятельного выполнения работы теоретического введения, разработке алгоритма выполнения работы, составлению и подбору вопросов и задач к допуску и защите, составлению списка необходимой литературы к каждой работе, поиску в научной, научно-популярной литературе, учебно-методических пособиях и Интернет всех необходимых планшетов и их доработке до необходимого качества, составлению ориентировочных схем выполнения работ, сбору, систематизации и помещению всех необходимых справочных данных в отдельное приложение, наконец, разработке информационной среды «Виртуальная лаборатория». Кроме того, в ряде лабораторных работ автором данного исследования предложены мето ч ды обработки результатов наблюдений и измерений одновременно с помощью компьютера и вручную.
В конце каждого раздела Практикума [86] приведены вопросы к коллоквиуму, для проверки и закрепления накопленных знаний обучаемых. В «Виртуальной лаборатории» содержатся все необходимые для выполнения работ, справочные данные и планшеты. В некоторых работах применяются усовершенствованные методы и способы измерений, используются современные наблюдательные данные, взятые как из отечественных, так и зарубежных источников. Имеются также довольно сложные, проблемные, но вместе с тем перспективные работы, которые могут представлять хорошую основу для курсовых и дипломных работ [385].
Каждая лабораторная работа учебных пособий содержит обширный список литературы, перечень задач для самостоятельного решения (т.е. вопросы и задачи к «допуску» и «защите»), представленный в конце каждой работы, чтобы более глубокого и детально ознакомиться с изучаемым материалом. Работы содержат также цель, теоретическое введение, ключевые этапы выполнения работы, ориентировочную схему (Приложения) и алгоритм выполнения работы. «Цель» работы обращает внимание обучаемых на тот метод исследования или способ изучения природных явлений и процессов, освоению которого посвящена данная работа. Теория описывает сущность и методы выполнения работ, причем описания большинства работ составлены так, что для их выполнения требуется обязательное изучение рекомендуемой литературы. И только в случаях отсутствия в литературе сведений, достаточных для выполнения работ, описания последних составлены более подробно. Такой принцип составления описания приучает обучаемых к самостоятельной исследовательской проработке необходимой литературы и к сознательному выполнению лабораторно-практических работ [149]. Ориентировочная схема является указателем направления, в которых обучаемый должен двигаться, для успешного самостоятельного выполнения работы. Под алгоритмом будем понимать «предписание, задающее на основе систе 134 мы правил последовательность операций, точное выполнение которых позволяет решать задачи определенного класса. На основе алгоритма преподавателем составляются различные памятки для учащихся, схемы анализа изучаемых явлений и фактов» [232, с.П, 308]. Кроме того, ключевые этапы, схемы и алгоритмы, предоставляют возможность преподавателю быстро налаживать и осуществлять обратную связь с обучаемыми, а также видеть структуру всей работы целиком, а не представлять ее в виде отдельных, не связанных между собой блоков или действий [79].
О выполнении лабораторных работ обучаемые предоставляют письменные отчеты в виде таблиц, форма которых имеется в учебных пособиях. В «Виртуальной лаборатории» и среде Excel форма отчета заложена в программу. Такое оформление очень удобно тем, что позволяет выполнять работы быстро и четко, с наименьшим количеством ошибок, оно приучает к порядку в вычислениях, очень наглядно и полезно обучаемым. Возможность осуществлять пооперационный контроль дает возможность точно фиксировать допущенные ошибки, своевременно исправлять их и успешно продолжать дальнейшее выполнение работы. При контроле за правильностью конечного результата действия коррекция затруднена. Объясняется это тем, что ошибочность конечного ответа может произойти по самым различным причинам.
Констатирующий этап педагогического эксперимента
Для запуска виртуальной лабораторной работы по астрономии «Наблюдение Солнца» необходимо в папке с данной лабораторной работой найти и открыть файл «Наблюдение Солнца гз» (рисунок 1.1). После запуска этого файла в программе T-FLEX CAD в рабочем окне данной программы появляется 3D модель для проведения лабораторной работы (рисунок 1.2). Далее для запуска меню лабораторной работы необходимо нажать клавишу «М» на клавиатуре (рисунок 1.3). После чего появляется меню лабораторной работы, в котором будут осуществляться все дальнейшие действия по выполнению виртуальной лабораторной работы (рисунок 1.4).
Перед началом выполнения лабораторной необходимо просмотреть видео с изложением теоретического материала по тематике данной работы (для этого нужно нажать кнопку «Вводный видео материал») и видео с пояснением последовательности и правил выполнения работы (нажмите кнопку «Пояснение к выполнению работы») (рисунок 1.4).
Для того чтобы после просмотра вступительного видеоматериала, приступить к выполнению лабораторной работы необходимо нажать кнопку «Вперёд» (рисунок 1.4). По ходу дальнейшего выполнения работы, для перехода от одного задания к другому, нужно пользоваться кнопками «Вперёд» и «Назад».
Пояснение к заданию №1 (Построить график среднего относительного изменения времени захода Солнца):
При последовательном нажатии кнопок, на которых указана дата времени замера захода Солнца, в таблице выводится время захода Солнца, а также смещение от линии запада места захода Солнца. При этом также появляется поле, в которое нужно ввести среднее относительное изменение значения времени захода Солнца за промежуток времени между двумя указанными на кнопках датами. Формула для подсчёта среднего относительного изменения значения времени захода Солнца дана на закладке меню соответствующей проведению данного опыта (рисунок 1.5).
По результатам подсчёта среднего относительного изменения значения времени захода Солнца строится график, расположенный на следующей закладке (рисунок 1.6).
На рисунке 1.7 показана закладка второго опыта, в котором определяется время кульминации Солнца. Для замера кульминации Солнца необходимо указать дату замера. При выборе даты указывается месяц и число из соответствующих списков, после выбора даты необходимо нажать кнопку «Подтвердить выбор даты» (рисунок 1.7). Дата замера для каждого варианта разная (смотрите таблицу 1.1). После подтверждения даты для непосредственного самого опыта необходимо последовательно нажимать кнопки, на которых указано время замера. После каждого нажатия кнопки на 3D модели отображается длина тени на данный момент времени (рисунок 1.8). Длина тени заносится в соответствующее поле. После проведения всех замеров нужно построить по определённым точкам кривую и сделать замер кульминации, для этого необходимо нажать соответствующие кнопки в меню. Зна 276 чение высоты Солнца при верхней кульминации так же, как и длина тени, определяется по 3D модели после нажатия соответствующей кнопки (рисунок 10). длины тени от гномона, выводятся соответствующие значения длины теней.
По формуле, указанной в меню, подсчитывается высота Солнца на соответствующий момент времени. Полученные значения высоты Солнца заносятся в соответствующие поля. При нажатии кнопок на 3D модели отображается изменение длины тени (рисунок 1.10).
Рисунок 1.10(18)- Тень от гномона По результатам подсчёта высоты Солнца строится график зависимости высоты Солнца от времени. Данный график располагается на следующей за опытом с гномоном закладке, показанной на рисунке 1.11. По графику определяется время истинного полдня, для этого нажимаем в меню кнопку «Определить угол кульминации Солнца и время кульминации». Время, при котором угол максимальный, и будет являться временем истинного полдня. Также на данной закладке при нажатии соответствующей кнопки определяется направление сторон света. Направление сторон света отображается на
В последнем опыте определяется диаметр Солнца при помощи дырочной камеры (камеры Обскура). При нажатии соответствующих кнопок в меню (рисунок 1.13), на 3D модели производятся замеры длины камеры и диаметра проекции солнца на заднюю стенку камеры Обскура (рисунок 1.14). Данные значения заносятся в соответствующие поля (рисунок 1.13), после чего, по формулам, приведённым на закладке данного опята, подсчитывается диаметр Солнца. Значение диаметра Солнца также заносится в поле расположенное на закладке опыта (рисунок 1.13).
После выполнения всех четырёх опытов необходимо ответить на контрольные вопросы, которые представлены на последней закладке (рисунок 1.15). Для ответа на вопросы необходимо активировать указатель напротив того ответа, который на Ваш взгляд является верным. Для проверки правильности ответов необходимо активировать соответствующий указатель, показанный на рисунке 1.15. При возникновении сложностей с ответами на вопросы можно вернуться к первой закладке введения и ещё раз просмотреть вступительный видеоматериал (для этого необходимо нажать кнопку «Назад к введению»).
