Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Психолого-педагогические основы диагностики естественнонаучного мышления студентов в условиях интеграции содержания физического и биологического образования в вузе
1.1 Психолого-педагогические аспекты диагностики естественнонаучного мышления студентов вуза 16
1.2 Педагогический подход к диагностике естественнонаучного мышления студентов в условиях интеграции содержания физического и биологического образования в вузе 41
1.3 Состояние проблемы диагностики естественнонаучного мышления студентов в теории и практике биофизического образования 59
Выводы по первой главе 74
ГЛАВА II. Осуществление диагностики естественнонаучного мышления студентов в условиях интеграции содержания физического и биологического образования
2.1 Дидактическое моделирование диагностики естественнонаучного мышления студентов в условиях интеграции содержания физического и биологического образования 75
2.2 Диагностика естественнонаучного мышления студентов вуза посредством критериально-ориентированных тестов 92
2.3 Реализация технологии диагностирования естественнонаучного мышления студентов, обучающихся по различным вариантам интеграции содержания физического и биологического образования в ветеринарном вузе 108
Выводы по второй главе 125
ГЛАВА III. Педагогический эксперимент по диагностике естественнонаучного мышления студентов в условиях интеграции содержания физического и биологического образования в вузе
3.1 Цели, задачи и методика проведения педагогического эксперимента. 127
3.2 Анализ результатов педагогического эксперимента 137
Выводы по третьей главе 156
Заключение 157
Библиографический список 160
Приложения 182
- Педагогический подход к диагностике естественнонаучного мышления студентов в условиях интеграции содержания физического и биологического образования в вузе
- Состояние проблемы диагностики естественнонаучного мышления студентов в теории и практике биофизического образования
- Диагностика естественнонаучного мышления студентов вуза посредством критериально-ориентированных тестов
- Реализация технологии диагностирования естественнонаучного мышления студентов, обучающихся по различным вариантам интеграции содержания физического и биологического образования в ветеринарном вузе
Введение к работе
Актуальность исследования. Содержание и направление образовательной политики России определены в Законах Российской Федерации «Об образовании» и «О высшем и послевузовском профессиональном образовании», а также в «Национальной доктрине образования в Российской Федерации» до 2025 года. На современном этапе развития Российского государства в условиях интеграции и глобализации происходит становление новой системы образования, ориентированной на восстановление статуса России в мировом сообществе как великой державы в сфере образования, культуры, науки, высоких технологий и экономики. В этой связи российское образование претерпевает серьезные изменения: меняются приоритеты, структура и содержание образования, вводятся новые стандарты, формируется независимая система оценки результатов обучения и качества образования в целом.
Одним из направлений модернизации системы российского образования является совершенствование контроля и управления качеством образования. Качество образования понимается как определенный уровень знаний и умений, умственного, нравственного и физического развития, достигнутый студентами на конкретном этапе обучения в соответствии с планируемыми целями. Повышение качества образования обусловливается интеграционными процессами, реализуемыми в системе образования. Интеграция выступает ведущей формой организации содержания образования на основе всеобщности и единства законов природы, целостности восприятия окружающего мира.
Центральными тенденциями, обеспечивающими высокое качество образования, становятся: ориентация на запросы обучающихся и организация оптимальных условий для их обучения и развития, создание технически оснащенной единой информационной образовательной среды, способной обеспечить подготовку высокообразованного и высококвалифицированного специалиста, который должен обладать профессиональными компетенциями, свободно владеть содержанием учебного материала, ориентироваться в современных проблемах познавательной и профессиональной деятельности. Направленность образования не только на процесс усвоения обучающимися определенных знаний, но и на развитие их познавательных, мыслительных и профессиональных способностей обусловливает развитие их мышления.
Проблема необходимости развития мышления решалась в философии (Г. Гегель, B.C. Швырев и др.), психологии (Л.С. Выготский, П.Я. Гальперин, Л.В. Занков, З.И. Калмыкова, Ж. Пиаже, Н.Ф. Талызина и др.), общей дидактике (В.П. Беспалько, Н.М. Зверева, И.Я. Лернер, М.И. Махмутов, А.В. Усова, Т.И. Шамова, Г.И. Щукина и др.), частной дидактике (B.C. Елагина, И.С. Карасова, А.И. Подольский, Н.Н. Поспелов, И.Н. Поспелов, С.А. Суровикина, Н.В. Шаронова и др.).
Наряду с решением проблемы развития мышления обучающихся, актуализируется проблема диагностики их мыслительной деятельности в ус-
ловиях интеграции содержания образования. На это указывают работы С.Н. Бабиной, А.С. Белановского, И.Б. Богатовой, М.Н. Берулавы, А.Ф. Зубова, С.А. Старченко, О.А. Яворука, И.П. Яковлева и др. Основы понятийно-терминологического аппарата педагогической диагностики представлены в работах А.С. Белкина. Понятие «педагогическая диагностика», ее функции и принципы проанализированы в работах B.C. Аванесова, Б.П. Битинас, Н.М. Борытко, М.А. Ерофеевой, В.Г. Максимова, К. Ингенкампа, А.И. Кочетова, Е.А. Михайлычева, И.П. Подласова, А.А. Поповой, Е.А. Суховиенко и др. Проблеме диагностики мышления посвящены работы психологов (М.К. Акимовой, Г.А. Берулава, Е.И. Горбачевой, К.М. Гуревича, Т.В. Кудрявцева, A.M. Матюшкина, Р.С. Немова и др.) и дидактов (Л.В. Загрековой, А.Н. Майорова, В.И. Тесленко, Н.Н. Тулькибаевой и др.).
Теория естественнонаучного познания (B.C. Готт, Г.Г. Гранатов, Б.М. Кедров, А.Д. Урсул и др.), психологическая теория деятельности (А.Н. Леонтьев, Н.А. Менчинская, С.Л. Рубинштейн и др.), теория развивающего обучения (В.В. Давыдов, М.И. Махмутов, А.В. Петров, А.И. Подольский и др.), теория межпредметных связей (В.В. Губин, А.И. Гурьев, И.Д. Зверев, Д.М. Кирюшкин, В.Н. Максимова и др.) позволяют изучить различные аспекты диагностики мышления студентов в рамках образовательного процесса.
Большое количество работ по диагностике образовательных достижений обучающихся доказывает актуальность проблемы исследования. Однако внимание исследователей акцентируется на разработке механизмов оценки сформированности знаний и способов деятельности в предметной системе обучения. Проблема диагностики естественнонаучного мышления студентов в условиях интеграции содержания физического и биологического образования разработана недостаточно. Не выявлены подходы и диагностические средства, позволяющие отслеживать изменение естественнонаучного мышления студентов, обучающихся в условиях интеграции содержания физического и биологического образования.
Изучение современного состояния образования, методологической, психолого-педагогической, научно-методической литературы и нормативных документов, регламентирующих и регулирующих образовательный процесс, позволило выявить ряд противоречий между:
необходимостью получения объективной информации о качестве подготовки студентов в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта и невозможностью полной и достоверной оценки результативности образовательного процесса;
необходимостью получения объективной информации о состоянии мыслительной деятельности студентов, обучающихся в условиях интеграции естественнонаучных знаний, и недостаточной разработанностью подходов, позволяющих осуществить эту диагностику;
существующим дидактическим инструментарием, обеспечивающим диагностику сформированности знаний и умений у студентов, и от-
сутствием методических средств, позволяющих оценить состояние естественнонаучного мышления студентов, обучающихся в условиях интеграции содержания физического и биологического образования.
Необходимость разрешения выявленных противоречий определила проблему исследования, заключающуюся в необходимости разработки диагностических средств, позволяющих оценить состояние естественнонаучного мышления студентов в условиях интеграции содержания физического и биологического образования.
Выявленные противоречия актуализируют проблему и обусловливают выбор темы исследования: «Диагностика естественнонаучного мышления студентов в условиях интеграции содержания физического и биологического образования (на примере ветеринарного вуза)».
Цель исследования состоит в теоретическом обосновании и разработке дидактической модели диагностики естественнонаучного мышления студентов, обучающихся в условиях интеграции содержания физического и биологического образования.
Объектом исследования является процесс обучения физике и биофизике в вузе.
Предметом исследования является диагностика естественнонаучного мышления студентов, обучающихся в условиях интеграции содержания физического и биологического образования.
В основу исследования была положена следующая гипотеза: диагностика естественнонаучного мышления студентов при изучении физики и биофизики будет эффективной, если:
обучение осуществляется на основе интегративного подхода, обеспечивающего целостность содержания физического и биологического образования;
определена и реализована дидактическая модель диагностики естественнонаучного мышления, включающая цель, содержание, средства и результат диагностики;
разработаны критериально-ориентированные тесты, включающие тестовые задания, раскрывающие общую логику изучения учебного предмета и отвечающие требованиям достоверности (дифференцированности, надежности, валидности).
В соответствии с целью исследования и выдвинутой гипотезой были определены задачи исследования:
Проанализировать состояние диагностики естественнонаучного мышления в психолого-педагогической литературе и практике образовательного процесса ветеринарного вуза.
Разработать дидактическую модель диагностики естественнонаучного мышления студентов, обучающихся в условиях интеграции содержания физического и биологического образования в ветеринарном вузе.
Разработать критериально-ориентированные тесты для диагностики естественнонаучного мышления студентов, обучающихся в условиях интеграции содержания физического и биологического образования.
4. Провести педагогический эксперимент по проверке эффективности дидактической модели диагностики естественнонаучного мышления студентов, обучающихся по различным вариантам интеграции содержания физического и биологического образования в ветеринарном вузе.
Теоретико-методологической основой диссертационного исследования является теория диалектического познания; теория естественнонаучного познания; психологическая теория деятельности; теория развивающего обучения; теория межпредметных связей; теория педагогической интеграции; различные подходы по исследованию процессов развития мышления; работы, посвященные проблемам педагогической диагностики; труды педагогов по формированию и реализации содержания естественнонаучного образования; исследования по проблеме диагностики естественнонаучного мышления.
Для решения поставленных задач был использован комплекс теоретических и эмпирических методов исследования.
Теоретические методы: анализ психолого-педагогической, методической и учебной литературы, рабочих программ и государственных образовательных стандартов по физике, квалификационных образовательных стандартов; обобщение и систематизация материала; сравнение и анализ результатов исследования; моделирование.
Эмпирические методы: изучение педагогического опыта по проблеме исследования; экспертный опрос; анкетирование; тестирование; педагогический эксперимент в различных формах (констатирующий, пробный, формирующий); методы статистической обработки результатов; методы компьютерной обработки результатов; методы наглядного представления результатов эксперимента.
Исследование проводилось в три этапа с 2004 по 2010 гг.
Первый этап исследования (2004 - 2006 гг.) заключался в анализе проблемы диагностики естественнонаучного мышления в теории и практике образования. Выявлялись противоречия и проблема исследования, формулировались гипотеза, задачи, цель, объект и предмет исследования, определялся понятийный аппарат. Изучались теории интеграции естественнонаучного образования, развивающего обучения, межпредметных связей, деятельностный подход. На этом этапе проводился констатирующий педагогический эксперимент, позволивший определить исходное состояние естественнонаучного мышления студентов, приступивших к изучению учебного предмета «Физика и биофизика». Разрабатывалась дидактическая модель диагностики естественнонаучного мышления студентов, обучающихся в условиях интеграции содержания физического и биологического образования.
На втором этапе (2006 - 2008 гг.) уточнялись основные положения исследования, изучалась теория интеграции физики и биологии, описывались подходы к преподаванию физики в ветеринарном вузе, разрабатывались критериально-ориентированные тесты для диагностики естественнонаучного мышления студентов в условиях интеграции содержания физиче-
ского и биологического образования в ветеринарном вузе. Проводился пробный педагогический эксперимент, в ходе которого были определены стадии сформированности естественнонаучного мышления студентов с использованием критериально-ориентированных тестов по учебным модулям: «Механическое движение», «Гидродинамика», «Акустика», «Термодинамика», определены показатели достоверности (дифференцирован-ность, надежность и валидность) критериально-ориентированных тестов.
На третьем этапе (2008 - 2010 гг.) осуществлялась организация образовательного процесса по различным вариантам интеграции содержания физического и биологического образования (фактологическому, понятийному, теоретическому), проводился формирующий педагогический эксперимент, который заключался в оценке стадий сформированности естественнонаучного мышления у студентов, обучающихся по различным вариантам интеграции содержания физического и биологического образования. Оценка стадий сформированности естественнонаучного мышления проводилась посредством критериально-ориентированных тестов. На этом же этапе осуществлялась автоматизация процедуры критериально-ориентированного тестирования с применением компьютерных технологий. Для этого использовалась составленная программистами тестовая оболочка, разработанная на основе программы Microsoft Excel, входящей в стандартный пакет Microsoft Office. Проводился анализ, обобщение и систематизация результатов педагогического эксперимента, уточнялись теоретические и практические выводы, оформлялось диссертационное исследование.
Научная новизна исследования:
Обоснована целесообразность диагностики естественнонаучного мышления студентов, обучающихся в условиях интеграции содержания физического и биологического образования, посредством критериально-ориентированных тестов.
Разработана дидактическая модель диагностики естественнонаучного мышления студентов в условиях интеграции содержания физического и биологического образования, включающая цель, содержание, средства и результат диагностики;
Описана технология разработки критериально-ориентированных тестов для оценки сформированности и развития естественнонаучного мышления студентов при изучении учебного предмета «Физика и биофизика».
Про диагностировано развитие естественнонаучного мышления студентов, обучающихся по фактологическому, понятийному и теоретическому вариантам интеграции содержания физического и биологического образования в ветеринарном вузе.
Теоретическая значимость исследования:
1. Раскрыта сущность понятий: «диагностика сформированности естественнонаучного мышления» - понимается как вид и результат педагогической деятельности, направленной на формирование и выявление со-
стояния (стадии) естественнонаучного мышления студентов в процессе изучения учебного материала; «диагностика развития естественнонаучного мышления» - понимается как вид и результат педагогической деятельности, предусматривающей получение информации об изменении состояния сформированности естественнонаучного мышления студентов в процессе изучения учебного материала.
С позиций теории интеграции содержания естественнонаучного образования осуществлен анализ и систематизация основных тенденций, факторов, источников, типов и уровней интеграции содержания физического и биологического образования в ветеринарном вузе, обеспечивающих развитие естественнонаучного мышления студентов.
В результате диагностики естественнонаучного мышления установлена взаимосвязь: чем выше уровень целостности содержания физического и биологического образования, реализованного в ветеринарном вузе, тем выше уровень развития естественнонаучного мышления студентов.
Практическая значимость исследования:
Разработаны и внедрены в образовательный процесс критериально-ориентированные тесты, позволяющие диагностировать естественнонаучное мышление студентов, обучающихся по различным вариантам интеграции содержания физического и биологического образования в период изучения отдельных модулей учебного предмета «Физика и биофизика» (механическое движение, гидродинамика, акустика, термодинамика).
Обобщены и представлены методические рекомендации по интеграции содержания физики и биологии для различных специальностей (зоотехния, ветеринария, технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции) в ветеринарном вузе.
Разработаны и опубликованы дидактические материалы по использованию критериально-ориентированных тестов для диагностики естественнонаучного мышления студентов в условиях интеграции содержания физического и биологического образования.
Разработано компьютеризированное критериально-ориентированное тестирование, дающее возможность осуществлять оперативную диагностику естественнонаучного мышления студентов.
Обоснованность и достоверность результатов исследования обеспечивается использованием методов, адекватных целям и задачам исследования; единством теоретических и экспериментальных методов исследования; опорой на методологию познания, основные психолого-педагогические концепции и теории образования; всесторонним анализом поставленной проблемы; проведением педагогического эксперимента в строго контролируемых условиях; репрезентативностью полученных экспериментальных данных; применением методов математической статистики для определения достоверности полученных количественных результатов.
Апробация результатов диссертационного исследования осуществлялась посредством:
выступления на Международных научно-практических конференциях: «Перспективные направления научных исследований молодых ученых Урала и Сибири» (Троицк, УГАВМ, 2004), «Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов ВУЗов» (Челябинск, ЧГПУ, 2005, 2006 гг.), «Наука - агропромышленному производству и образованию» (Троицк, УГАВМ, 2005), «Актуальные проблемы подготовки кадров в системе профессионального образования, истории, философии и политологии» (Троицк, УГАВМ, 2008); Всероссийских научно-практических конференциях: «Образование и наука: вызовы глобализации» (Москва - Троицк, СГА, 2009); «Инновационные технологии в педагогике и на производстве» (Екатеринбург, 2010); межрегиональном научно-методическом семинаре «Современные проблемы методики соединения предметов естественнонаучного цикла в профильной школе» (Троицк, МОУ «Лицей №13», 2010); региональном научно-практическом семинаре для учителей физики и биологии «Естественнонаучное образование в интересах развития» (Троицк, МОУ «Лицей №13», 2008); Межвузовской научно-практической конференции «Молодые ученые в решении проблем агропромышленного комплекса Российской Федерации» (Троицк, УГАВМ, 2005);
публикаций основных результатов и выводов работы (по материалам научно-исследовательской работы и по теме диссертационного исследования опубликовано 15 работ);
работы в качестве ассистента кафедры физики, биофизики, математики и информатики Уральской государственной академии ветеринарной медицины.
Результаты исследования внедрены в образовательный процесс Уральской государственной академии ветеринарной медицины. Положения, выносимые на защиту:
Показателем результативности качества усвоения содержания физического образования в учреждениях высшего профессионального образования ветеринарно-медицинского профиля выступает уровень развития естественнонаучного мышления студентов. Развитие естественнонаучного мышления осуществляется через последовательное изменение его стадий (от эмпирически-бытовой к эмпирически-научной, от эмпирически-научной к дифференциально-синтетической, от дифференциально-синтетической к синтетической). Диагностику развития естественнонаучного мышления студентов можно осуществлять через оценку последовательного изменения стадий.
Интегративный характер естественнонаучного мышления определяет необходимость его диагностики в условиях реализации интегратив-ных процессов в естественнонаучных предметах (физике и биологии). Основные положения теории интеграции естественнонаучного образования позволяют определить варианты интеграции содержания физического и биологического образования, представленного на различных уровнях целостности и создающего условия для развития естественнонаучного мыш-
ления студентов.
Диагностику естественнонаучного мышления студентов можно осуществить в рамках дидактической модели, включающей цель, содержание, раскрываемое через взаимосвязанные и взаимообусловленные действия (ориентировочно-конструктивное, организационно-корректирующее, оценочно-результативное и аналитико-прогностическое), средства диагностики и ее результат.
Средствами диагностики естественнонаучного мышления студентов, обучающихся в условиях интеграции содержания физического и биологического образования, выступают критериально-ориентированные тесты, по отдельным модулям учебного предмета «Физика и биофизика». Каждое тестовое задание включает три варианта суждений, сформулированных на различных уровнях обобщения: бытовом, предметном и синтезированном.
Использование критериально-ориентированных тестов для диагностики естественнонаучного мышления студентов позволяет судить о влиянии фактологического, понятийного и теоретического варианта интеграции содержания физического и биологического образования на формирование и развитие естественнонаучного мышления. Эффективность развития естественнонаучного мышления студентов зависит от реализуемого в образовательном процессе варианта интеграции содержания физического и биологического образования. Чем выше уровень целостности содержания физического и биологического образования, тем выше уровень развития естественнонаучного мышления студентов.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка, содержащего 219 источников, и приложения. Текст диссертации изложен на 181 странице, содержит 18 таблиц, 14 рисунков.
Педагогический подход к диагностике естественнонаучного мышления студентов в условиях интеграции содержания физического и биологического образования в вузе
Проблема развития естественнонаучного мышления в образовательном процессе является одной из актуальных проблем дидактики. Основным фактором развития мышления выступает содержание образования, которое определяет направление образовательного процесса, задает стиль мыслительной деятельности.
Как заметил В.В. Краевский [85] содержание образования возможно представить как- опыт познавательной деятельности (знания), опыт осуществления известных способов деятельности (умения действовать по образцу), опыт творческой деятельности (умения применять нестандартные решения в проблемных ситуациях), опыт осуществления эмоционально-ценностных отношений (личностные ориентации). Под содержанием образования И.Я. Лернер [по 163] понимает четырехкомпонентную структура, которая включает в себя знания, систему интеллектуальных и практических умений, основные способы творческой деятельности; систему норм и отношений личности к миру и самому себе.
При определении содержания естественнонаучного образования И.А. Рыбин [147] полагает, что физика должна быть строительным материалом, а биология - архитектором и конструктором. Это обусловлено тем, что доминирующей чертой биологического образования является индуктивный метод познания. Сущность этого метода раскрывает высказывание И.И. Шмальгаузена: «Непосредственное изучение окружающих нас явлений, накопление сведений об их повторяемости, описание, опыт и обобщение результатов наблюдений и опыта лежат в основе развития естествознания. Только индуктивный метод исследования дает нам в руки тот фактический материал, который является фундаментом наших знаний и никогда не теряет своей ценности» [по 147 с.78]. В физическом образовании преобладает дедуктивный метод познания, который по своей сущности противоположен индуктивному и заключается в познании предмета или явления путем восхождения от простого к сложному. Целостное представление содержания физического и биологического образования обеспечивает единство теоретических и эмпирических знаний, а также способствует развитию естественнонаучного мышления.
Связь и соотношение между науками, описывающими физическую и биологическую формы движения материи, в начале XIX века отражались в классификации, где не было переходов между науками. Согласно высказыванию Б.М. Кедрова, «науки прикладывались одна к другой, как прикладываются кубики» [80, с.174]. Ф. Энгельс объединил все науки единой идеей развития, от простейшего движения (механического) до сложнейшего, высшего, связанного с человеком, с обществом, с его мышлением. Он предсказал существование переходных наук, которые «играют роль цементирующего начала при построении здания современной науки; они соединяют, схватывают ранее разобщенные между собой ее кирпичи и придают всей современной науке систематический, внутренне единый характер» [80, с. 182]. Современное научное знание заполняет нишу между этими науками, предлагая новые синтезированные науки, соединяя существующие.
Попытки решения проблемы, заключающейся в целостности содержания физического и биологического образования и развития на его основе практического мышления, наметились в 20-30 годы XX века. Решение этой проблемы призван был обеспечить комплексный подход. В рамках этого подхода единственным универсальным средством обучения был провозглашен метод проектов, имеющий исследовательскую направленность. В 1932 году постановлением ЦК ВКП (б) «О начальной и средней школе» комплексный подход и метод проектов были осуждены и отвергнуты как снижающие уровень образования [по 166]. Высказываясь о комплексном подходе, Н.К. Крупская отметила, что «у нас комплексность вульгаризировалась. Задумана она была как увязка между разными знаниями, а стали связывать что угодно с чем угодно, стали делать массу неверных искусственных привязок» [86, с. 108]. Б.Н. Кедров писал, что в комплексном подходе реализуется прагматическая идея интеграции содержания образования; сориентированного на удовлетворение социального заказа общества и решение узких задач производства [81]. Суть, комплексного подхода сводится к решению конкретных вопросов производства, а интеграция структурных элементов содержания образования осуществляется-: на низком уровне их системности; упорядоченности и взаимосвязи.
Вспоминая об этом периоде, И-Д. Зверев [66} указывает на необходимость не: повторять ошибок прошлого, обеспечить широкое комплексное применение знаний, полученных прш изучении системных, курсов, основ наук во всех видах внеурочной деятельности. По его мнению, этим самым? будет достигаться синтез положительных педагогических моментов как предметного; так и комплексного построения содержания естественнонаучного образования, обеспечено единство учебного познания,и; жизнедеятельности обучающихся, связь научных знаний с практикой.
При комплексном подходе; ориентированном; на .решение: производственных задач, мышление обучающихся в большей степени; развивается как практическое. Причем у тех, кому часто приходится принимать решение о: предметах своей деятельности, только наблюдая; за ними, но непосредственно их не касаясь, преобладает практическое наглядно-образное мышление. А у тех субъектов, которые занимаются реальным производственным трудом; результатом которого является: создание конкретного материального продукта; преобладает практическое наглядно-действенное мышление [96].
На смену комплексности пришла предметная система преподавания, то есть знания систематизировались по предметам, каждый из которых представлял ту или иную дидактически переработанную область науки. Принцип предметоцентризма и принцип комплексности рассматриваются в педагогической науке того времени как взаимоисключающие дидактические принципы. Суть этого подхода заключается в том, что, решая те или иные задачи, обучающиеся не обращаются к поиску какой-либо информации с помощью специальных методов, а пользуются готовыми знаниями, выраженными в форме понятий [96]. В рамках такого подхода у обучающихся преобладает понятийное мышление. В процессе решения задач субъект обращается к понятиям, строит суждения, умозаключения, выполняет действия в уме, непосредственно не имея дела с опытом, получаемым при помощи органов чувств [166] .
Состояние проблемы диагностики естественнонаучного мышления студентов в теории и практике биофизического образования
Одной из проблем педагогической диагностики является проблема оценки качества функционирования педагогической системы, основными элементами которой являются студенты и педагоги. Процесс обучения как целостная система складывается из деятельности учения и преподавания. Основными показателями эффективности и той, и другой выступают, прежде всего, достижения обучающихся, которые и являются объектом познания.
Как отмечает Д.Б. Эльконин [212], существенным недостатком традиционного подхода к диагностике умственного развития является то, что оно исходит из неизменности измеряемых свойств, которые в действительности изменяются под решающим воздействием целенаправленного процесса обучения. Традиционные тестовые системы диагностики умственного развития не пригодны для контроля над ходом развития, в них заложено представление об отсутствии развития [212]. Д.Б. Эльконин приходит к важному выводу о создании перспективных средств оценки развития: задача создания средств контроля психологического развития может быть решена только при условии, когда психическое развитие личности на каждом этапе представляет собой качественно своеобразный процесс и характеризуется возникновением определенных психических новообразований [212].
Диагностика развития мышления в отечественной психологии, в русле деятельностного подхода, изучается в рамках различных видов деятельности и, прежде всего, тех, которые являются ведущими на том или ином возрастном этапе. Данный подход требует исследования умственного развития личности в динамике с учетом тех видов деятельности, в которых он формируется. В соответствии с этим построение диагностических методик осуществляется на материале реального содержания образования. Именно такое содержание деятельности обеспечивает необходимую мотивацию [19]. Существенные возможности для оценки и коррекции умственного развития в рамках образовательного процесса обеспечивает диагностика сформированности понятий и умственных действий обучаемых. С ее помощью можно определить достижения субъекта в сравнении со специальным психологически обусловленным нормативом или критерием. В педагогической практике имеется опыт развития мыслительных психических новообразований при обучении учащихся на основе поэтапного формирования умственных действий (П.Я. Гальперин [39], Н.Ф. Талызина [171]), на основе формирования содержательных обобщений в рамках специальной организации учебной деятельности (В.В. Давыдов [52, 53]), на основе проблемного обучения (A.M. Матюшкин [101]). Несомненно, что все методики, разработанные в русле деятельностного подхода, ориентированы на те или иные психологические критерии развития мышления, однако большинство исследователей связывают эти критерии лишь с процессуальными характеристиками мыслительной деятельности и не учитывают предметное содержание.
В своих работах Г.А. Берулава [18] пытается преодолеть обозначенную проблему в диагностике мышления. Она предлагает использовать такие диагностические методы, которые позволяют одновременно получать сведения не только о месте ученика в группе, но и информацию об отношении реального статуса умственного развития субъекта к нормативному для конкретных видов умственной деятельности.
Как отмечает А.И. Кукуев, для системного и качественного отслеживания результатов обучения и развития на каждом этапе в системе педагогической диагностики необходимо использовать современные дидактически обоснованные методы контроля сформированности психических новообразований [90]. Одним их таких методов в настоящее время признается тестирование, которое в рамках педагогической диагностики реализуется как психологическое, психолого-педагогическое и педагогическое. Тесты используются как на государственном уровне (Единый государственный экзамен, централизованное тестирование, различные интернет-тестирования студентов вузов), так и в качестве методов текущего и промежуточного контроля знаний, умений, навыков, уровня мышления и интеллекта в различных формах занятий.
В психолого-педагогической литературе встречается множество трактовок понятия «тест», но в большинстве случаев он понимается как стандартизированное и ограниченное во времени испытание, предназначенное для установления индивидуально-психологических различий между субъектами [13, 151, 164]. По мнению В.В. Гузеева [49] и Е.Б. Моргунова [106], тестированием можно назвать процедуру измерения любой характеристики личности, если предварительно эта процедура прошла через технологию определения валидности и надежности.
Тесты могут быть классифицированы по следующим основаниям с выделением соответствующих видов: по процедуре: стандартизированные, нестандартизированные; по назначению: общедиагностические, профессиональной пригодности, специальных способностей, достижений или успеваемости; по средствам: бланковые, предметные, аппаратурные,. практические, программные; по количеству одновременно обследуемых объектов: групповые, индивидуальные; по форме ответа: устные, письменные, с применением ЭВМ; по ведущей ориентации: тесты скорости, тесты мощности или результативности, смешанные тесты; по степени однородности: гетерогенные, гомогенные; по характеру действий: вербальные и невербальные; по направленности: тесты интеллекта, тесты личностные; по виду нормирования: ориентированные на статистические нормы, критериально-ориентированные, прогностические, ненормированные: по характеру ответов на вопросы: открытого типа, закрытого типа. В отечественной педагогической практике для оценки образовательных достижений студентов и учащихся широко используются тесты двух видов — нормативно-ориентированные и критериально-ориентированные. Анализ работ М.К. Акимова [140], А. Анастази [4], С.Я. Батышева [138], Г.А.Берулава [18], С.Ю.Головина [150], К.М. Гуревича [140], А.Н. Майорова [95], В.Ю. Переверзева [120] и др. позволил нам дать характеристику этим тестам, которая представлена в таблице 5.
Диагностика естественнонаучного мышления студентов вуза посредством критериально-ориентированных тестов
Качественная сторона развития системы образования в вузе предполагает фундаментализацию образования, преодоление разобщенности естественнонаучных и медицинских знаний, а также узкой специализации учебных предметов. Под фундаментализацией понимается повышение качества образования и уровня образованности студентов за счет соответствующего изменения содержания изучаемых учебных предметов и технологии реализации образовательного процесса [25]. Решение проблемы построения качественно новой естественнонаучной системы образования и воспитания связано с интеграцией содержания предметов естественнонаучного цикла, изучение которых способствует развитию у студентов естественнонаучного мышления.
Тенденция интеграции содержания дисциплин естественнонаучного цикла прослеживается в проектах и принятых Государственных стандартах средней и высшей школы. Соответственно уровням научного знания ученые разрабатывают и концепции естественнонаучного образования. Ю.И. Полянский предлагает интегрировать знания на эмпирическом уровне, считая, что у обучающихся среднего звена еще недостаточно развито абстрактное мышление [128]. И.Д. Зверев считает, что это не так, и предлагает уже в среднем звене вести интеграцию естественнонаучных предметов на теоретическом уровне [66]. СМ. Похлебаев в целях перевода естественнонаучного образования на новый качественный уровень предлагает использовать системно-синергетический подход, который неразрывно связан с материалистической диалектикой и является конкретизацией ее основных принципов. Это позволит интегрировать содержание предметов естественнонаучного цикла, изучаемых в школе и вузе, и создать для педагогов научный инструмент для работы над формированием научно-теоретического мышления учащихся и студентов [134].
В научной школе А.В. Усовой рассматриваются вопросы изменения последовательности изучения естественнонаучных предметов в основной школе в рамках «Новой концепции естественнонаучного образования» [183]. Указывается на то, что изучение естественнонаучных предметов необходимо начинать с физики. В своих работах М.Д. Даммер [55] показывает, что при раннем изучении физики у обучающихся формируется научно-теоретическое мышление.
Формирование научного мышления обучающихся на основе современных знаний о единстве мира, о взаимодействии биологической формы движения материи с физической, химической и социальной, о взаимосвязи биологической науки с идеологией, философией, моралью, искусством и общественной практикой обеспечивают интегративные курсы [98]. В процессе изучения интегративных курсов обучающиеся учатся синтезировать и обобщать знания различных наук, природных явлений и деятельности человека, а также приобретают умения комплексного применения знаний по биологии, физике, химии, географии к решению практических задач.
Критерии и принципы отбора содержания образования при построении модели интегративных курсов предлагает О.А. Яворук [215]. По мнению автора, интегративные курсы имеют различный потенциал в формировании и развитии естественнонаучного мышления; Развитие естественнонаучного мышления обучающихся
С.А. Суровикина [166] предлагает реализовывать посредством технологий обобщенного подхода к изучению структурных элементов физических знаний, обобщенных способов экспериментальной деятельности, используя обобщенные методы решения задач. Разработанная ею теория деятельностного развития мышления раскрывает переход от эмпирического мышления к теоретическому в процессе формирования обобщенных способов деятельности у обучающихся.
Формирование синтезированного естественнонаучного мышления А.И. Гурьев [50] предлагает осуществлять при моделировании межпредметных связей физики и биологии через целостное представление биофизических знаний в учебно-исследовательской деятельности студентов.. Биофизический лабораторный практикум позволяет использовать методы наблюдения, измерения и оценки, которые дают возможность исследовать физиологические способности человека.
Содержания физического образования на основе изучения фундаментальных физических теорий рассматривает в своих работах И.С. Карасова. Предлагаемая ею модель призвана формировать у обучающихся физическое теоретическое мышление [76].
Интеграцию технологического и физического образования в условиях школы как социоцентрической интегративно-целостной системы раскрывает С.Н. Бабина [10]. Она рассматривает процессы формирования научно-практического мышления обучающихся при реализации- ими учебных проектов по радиотехнике.
Рассматривая содержание физического образования курсантов военного вуза, И.Б. Николаева структурирует учебную информацию на основе структурно-логического графа содержания физики вокруг профессиональных проблем в виде комплекса проблемных модулей [ПО]. Она считает, что комплексное решение проблем на научной основе развивает теоретическое мышление, способствует сближению научных знаний с практикой.
Реализация технологии диагностирования естественнонаучного мышления студентов, обучающихся по различным вариантам интеграции содержания физического и биологического образования в ветеринарном вузе
Тенденция сокращения учебного времени на изучение естественнонаучных предметов, в частности физики, обусловливает появление таких проблем, как снижение качественных и количественных показателей успеваемости студентов по физике, снижение интереса студентов к изучению предмета, неосознание познавательной значимости физических знаний в изучении специальных учебных предметов и в профессиональной деятельности. Решение обозначенных проблем в образовательном процессе ветеринарного вуза следует начать с формирования целостного представления содержания физического и биологического образования.
Формирование содержания биофизического образования рассматривается нами с опорой на теорию интеграции содержания естественнонаучного образования. В современном понимании суть интеграционного процесса формирования содержания образования заключается в соединении,, составлении, сочетании структурных составляющих содержания образования таким образом, что в результате образуется упорядоченная, организованная, целостная система, обладающая новыми качествами [116, 163]. Все это определяет варианты интеграции содержания физического и биологического образования, реализуемые в образовательном процессе ветеринарного вуза (фактологический, понятийный и теоретический).
Изучение любого учебного предмета осуществляется на аудиторных и внеаудиторных занятиях. Основными формами аудиторных занятий в ветеринарном вузе являются лекционные и лабораторно-практические занятия. Во время внеаудиторных занятий студент прорабатывает лекционный материал, готовится к лабораторным и практическим занятиям, изучает учебную и дополнительную литературу, составляет конспекты, пишет рефераты, решает задачи, оформляет мультимедийные презентации, выполняет научные исследования и т.д.
Рассмотрим подробнее, каким образом осуществляется организация содержания биофизического образования, направленного на развитие естественнонаучного мышления, на лекционных и лабораторных занятиях в рамках фактологического, понятийного и теоретического варианта интеграции содержания физического и биологического образования.
В условиях реализации фактологического варианта изучается следующий инвариантный и вариативный учебный материал:
Механическое движение: кинематика и динамика поступательного и вращательного движения материальной точки и твердого .тела -перемещение, путь, скорость, ускорение, угол поворота, угловая скорость, угловое ускорение; энергия, работа, мощность; законы сохранения энергии, импульса, момента импульса. В качестве фактологического материала рассматривается механическое движение как свойство биологических объектов, данные о скорости передвижения животных, влияние гравитации на развитие скелета животных, взаимосвязь энергии и массы, реактивный способ движения животных, энергетическая питательность кормов и др.
Гидродинамика: особенности движения жидкостей; уравнения движения и равновесия жидкостей; идеальная жидкость; стационарное течение идеальной жидкости; уравнение Бернулли; вязкость жидкости; силы внутреннего трения. Фактологическим материалом выступают физические свойства крови, физические закономерности движения крови по сосудам, давление крови, гипертония и гипотония и др.
Акустика: механические колебания и волны; шкала акустических волн; энергетические характеристики звука; закон Вебера-Фехнера; инфразвук и ультразвук. Перкуссия и аускультация как методы диагностики болезней животных, колебательные движения различных систем и органов животных, болезнетворное действие звуковой волны, производственные шумы и вибрации, санитарно-гигиенические нормы уровня шума, влияние ультразвука и инфразвука на живые организмы и т.д. - являются фактологическим материалом.
Молекулярная физика: молекулярно-кинетическая теория; законы идеального газа; реальные газы и пары; молекулярные явления в жидкостях; явление капиллярности; механико-молекулярные явления в твердых и упругих телах; явления переноса: диффузия, осмос, теплопроводность, вязкость. Основным фактологическим материалом выступают: понятие о молекулярном строении тел живой природы, физические свойства органических соединений, функциональная роль аппарата дыхания, влияние влажности в сельскохозяйственных помещениях на, сопротивляемость животных к заболеваниям, роль капиллярности в живой природе,, упругие свойства биологических материалов и др.
Термодинамика: первый закон термодинамики; общие представления о терморегуляции; второй закон термодинамики; физический смысл понятия «энтропия». В данном модуле фактологическим материалом выступают: понятие о тепловом эффекте, биологическое значение теплового, обмена веществ и энергии, биокалориметрия, тепловой баланс организма, понятие об энтропии, изменение энтропии в биологических системах и др.
При реализации понятийного варианта в образовательном процессе вуза предполагаются следующие модули и темы для изучения:
Механическое движение и биомеханические характеристики движения живых организмов: элементы кинематики поступательного движения; элементы динамики поступательного движения; элементы кинематики и динамики вращательного движения; энергия; закон превращения и сохранения энергии; механическая работа; мощность; закон взаимосвязи энергии и массы. В качестве основных профессионально значимых понятий выделяются следующие: линейная и угловая скорость, линейное и угловое ускорение, масса, сила, импульс тела, момент инерции, момент силы, импульс момента силы, энергия, работа, мощность и т.д.
Гидродинамика и движение реальных жидкостей: уравнение неразрывности потока; уравнение Бернулли; закон Пуазейля; закон Стокса; методы измерения давления. Основными понятиями являются: вязкость жидкости, плотность жидкости, ламинарное течение, турбулентное течение, статическое давление, динамическое давление, весовое давление и т.д.
