Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Психолого-педагогические аспекты проблемы 10.
1. Методологические основы исследования 10.
2. Роль и место физики как области естествознания для факультетов нефизических специальностей 29.
3. Дифференциация обучения в современной системе вариативного образования 36.
4. Межпредметные связи как средство реализации дифференцированного обучения 48.
Глава 2. Особенности преподавания физики на нефизических специальностях . университета классического mite 54.
1. Преподавание физики на инженерных специальностях 54.
2. Особенности преподавания физики на медицинских факультетах 76.
3. Требования к содержанию курса физики для специальностей естественнонаучного факультета 99.
Глава 3. Экспериментальная проверка эффективности педагогической системы 127.
1. Организация и проведение эксперимента 127.
2. Состояние современной системы естественнонаучного образования 134.
3. Итоги формирующего эксперимента 147.
Заключение 155.
Библиография 156.
- Методологические основы исследования
- Преподавание физики на инженерных специальностях
- Организация и проведение эксперимента
Введение к работе
В последние десятилетия мир изменяет свое отношение ко всем видам образования. Возрастает социальная роль образования: от его эффективности и тенденций зависят перспективы развития человечества.
Высшее образование рассматривается как главный ведущий фактор социально-экономического прогресса. Связано это с осознанием роли человека в современном обществе, с признанием его главнейшей ценностью и капиталом.
Здесь уместно вспомнить слова Эриха Фромма, что развитие будет определяться не только тем, что человек имеет, сколько тем, кто он есть, что он может сделать с тем, что имеет.
Вместе с тем, в последние 10-15 лет в мире все чаще говорят о кризисе образования, фиксируя проблемы, которые в рамках традиционных методических подходов не разрешимы. О кризисе образования сегодня говорят не только ученые-педагоги, но и государственные деятели.
Как отмечал Щедровицкий Г.П [206], люди уже давно создали такие условия жизни, к которым традиционная система образования не готовит.
Суть кризиса заключается в том, что существующее образование представляет собой так называемое поддерживающее обучение, ориентированное на изучение прошлого опыта.
Многие исследователи, в частности Шукшунов В.Е. [204], Долженко О.В.[61,62] отмечают, что современное развитие общества требует так называемого «инновационного обучения», которое сформировало бы у обучаемых способность к проекционной детерминации будущего, возможность сознательно и профессионально влиять на это будущее.
Следует отметить, что в России проявление глобального кризиса образования проходит в условиях и под мощным воздействием кризиса государства, всей социально-экономической и общественно-политической системы.
Четко осознается тот факт, что реформирование высшей школы в нашей стране - настоятельная необходимость. Речь идет о смене парадигмы образования, от поддерживающего обучения к «инновационному».
В Международной Академии Наук Высшей Школы (АНВШ) Шукшуновым В.Е., Взятышевым В.Ф. и др. [204] разработана концепция, черпающая свои истоки в трех сферах:
Философия образования;
Науки о человеке и обществе;
Теория практики.
В концепции обозначаются два основных направления:
Гуманизация.
Фундаментализация. Для их реализации необходимо:
Пересмотреть смысл понятия «фундаментализация образования».
Формирование системного мышления, единого видения мира.
Сущность гуманизации образования следует видеть в
формировании культуры мышления, творческих способностей
студента на основе глубокого понимания истории культуры и
цивилизации, всего культурного наследия.
Реализация предложенной концепции может осуществляться только в том случае, если будет пересмотрен подход к преподаванию каждой учебной дисциплины.
Целью изучения той или иной учебной дисциплины, как отмечают Чебышев Н. и Каган В. [197], должно стать формирование у студентов потребности и умений использовать в дальнейшем ее научное содержание для решения профессиональных проблем, а не сами научные знания на уровне их запоминания.
В системе современного естествознания физика по праву занимает место системообразующего элемента. Но это должна быть «разная физика» для специалистов разных областей.
Вышесказанное позволяет сделать вывод о том, что назрела необходимость пересмотра подходов к преподаванию физики в свете последних тенденций реформирования высшего образования с целью удовлетворения принципам гуманизации и фундаментализации образования.
Актуальность исследуемой проблемы определяется следующими моментами:
Она обусловлена социальной потребностью в обеспечении гуманизации и фундаментализации образования как средств внедрения новой парадигмы «инновационного обучения».
Недостаточной разработанностью теоретических основ для построения курса физики различных нефизических специальностей университета.
Отсутствием четких критериев внутрипредметной дифференциации обучения физике на разных факультетах.
Отсутствием методических разработок по указанной проблеме.
Объектом исследования является процесс подготовки специалистов на нефизических специальностях университета классического типа.
Предметом исследования является методическая система дифференцированного обучения физике на нефизических специальностях университета.
Цель исследования — разработка методики дифферен-цированного преподавания физики на нефизических специальностях университета, направленной на реализацию парадигмы «инновационного обучения» путем обеспечения фундаментализации и гуманизации подготовки специалистов.
В основу данного исследования положена гипотеза:
Качество знаний физики специалистов нефизических специальностей университета будет соответствовать требованиям новой парадигмы образования в том случае, если:
Целенаправленно и систематически реализовывать систему дифференцированного подхода в процессе преподавания физики.
В основу дифференциации обучения физики будет положен акмеологический подход, предполагающий выделение особенностей различных типов деятельности с последующей ориентацией на них при построении образовательных программ по физике для соответствующих специальностей.
В полном объеме реализуются межпредметные связи физики со специальными дисциплинами.
В процессе исследования решались следующие задачи:
Проанализировать состояние высшего естественнонаучного образования.
На основе проведенного анализа выявить причины тех затруднений, с которыми сталкиваются преподаватели физики в высшей школе.
Выявить ту группу затруднений, преодоление которых возможно при дифференциации обучения физике.
Проанализировать теоретические положения, на основе которых реализация дифференцированного обучения будет наиболее эффективна.
Определить дидактические и методические условия оптимального соответствия содержания учебного материала по физике для студентов различных специальностей.
Выбрать критерии дифференциации в соответствии с типовым описанием различных видов профессиональной деятельности.
Исследовать возможные пути реализации при построении образовательных программ.
Разработать технологию реализации дифференцированного обучения.
Проверить эффективность предложенной методики.
Методы исследования: теоретический анализ проблемы, обобщение передового опыта, анкетирование, наблюдение, тестирование, концептуализация.
Методологическую основу данного исследования составляют всеобщие законы диалектики, методология базисной науки, общая теория деятельности, методологические аспекты педагогической деятельности и мышления, методологические обобщения общей и частной дидактик, принцип единства теории и практики.
Достоверность и обоснованность результатов обеспечена:
Диалектическим подходом к выявлению противоречий обучения, разрешение которых осуществляется на основе теоретико-экспериментальных исследований.
Непротиворечивостью результатов исследования выводам и прогнозам сопредельных наук.
Использование методов исследования, адекватных поставленным задачам.
Репрезентативностью и положительными результатами педагогического эксперимента, проводившегося в течение 1997-2000 учебных годов. На различных этапах педагогического эксперимента приняли участие около 1000 человек.
Перечислим этапы исследования проблемы.
Общее ознакомление с проблемой исследования и определение круга задач, для которых данная проблема актуальна.
Формулировка целей исследования.
Разработка гипотезы исследования.
Поиск адекватных методов исследования.
Разработка педагогической технологии и системы дифференцированного обучения физике на нефизических специальностях университета.
Организация соответствующего педагогического эксперимента по
проверке эффективности предложенной системы.
Обобщение теоретико-экспериментальных данных, полученных в ходе эксперимента.
Проверка выводов, сделанных в ходе исследования, в контрольном педагогическом эксперименте.
Научная новизна исследования состоит в том, что в отличие от существующих работ по дифференциации обучения впервые эта проблема рассматривается в системе непрерывного физического образования в университете.
В ней:
Разработаны теоретические основы и критерии для внутрипредметной дифференциации обучения на основе общей теории деятельности и акмеологии.
Предложена методика реализации системы дифференцированного обучения для инженерных, медицинских специальностей и для естественно-научного факультета.
В ходе исследования показано, что реализация предложенной методики способствует такому изучению физики, которое наиболее полно соответствует требованиям, предъявляемым к специалистам данных специализаций.
Разработано и обосновано использование предлагаемой системы при реализации новой парадигмы «инновационного обучения», соответствует принципам фундаментализации и гуманизации образования.
Для реализации предложенной методики разработаны основные критерии дифференциации, описаны особенности каждого вида профессиональной деятельности.
Теоретическое значение исследования определяется тем, что:
Разработанная система дифференцированного обучения позволяет реализовать принципы фундаментализации и гуманизации образования, способствуя внедрению новой парадигмы образования в условиях его реформирования.
В исследовании предлагается новый подход к обучению физике на нефизических специальностях университета, предполагающий, что основой для дифференциации должны стать представления об особенностях профессиональной деятельности будущих специалистов с описанием их профессиональных знаний, умений и навыков.
3. Впервые для построения образовательных профессиональных программ предлагается использовать акмеологический подход. Практическое значение исследования состоит в следующем:
Определены конкретные пути, методы и приемы дифференцированного обучения физике.
Предлагаемая система описывает общие подходы к дифференциации и может быть реализована при обучении физике на любом факультете университета.
Система дифференцированного обучения, предлагаемая в работе, внедряется в практику преподавания общей физики в НовГУ им. Я. Мудрого.
В результате проведенного исследования на защиту выносятся следующие положения:
Разработанная система непрерывного физического образования, дифференцируемая для каждой из нефизических специальностей университета, предполагает наличие основного курса физики (1 курс), обеспечивающего фундаментализацию обучения физике, и спецкурсов по физике (старшие курсы), направленных на формирование профессиональных качеств личности студента и обеспечивающих гуманизацию физического образования.
Подготовка специалистов будет наиболее эффективной, если в основу дифференциации обучения положить акмеологический подход, сутью которого является достижение высокого уровня профессиональных качеств будущего специалиста в процессе обучения физике. Этот подход предполагает:
Исследование будущей профессиональной деятельности студентов с точки зрения общей теории деятельности с описанием основных ее компонентов.
Определение тех знаний, умений и навыков, которые базируются на знании физики.
Выделение ведущих, системообразующих элементов для каждого вида деятельности.
Построение курса физики с учетом выделенных особенностей вокруг системообразующих элементов.
3. Важной формой организации учебного процесса на нефизических
специальностях университета должна стать организационно-мыслительная
или организационно-деятельностная игра (ОМИ и ОДИ), которые
предполагают развитие умений и навыков профессионального
использования содержания физики для решения специальных задач. Структура диссертации.
Работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованной литературы. Основной текст изложен на 167 страницах, где имеется 8 схем, 22 таблицы и 21 рисунок. Список использованной литературы включает 212 наименований.
Методологические основы исследования
Методологические основы данного исследования составляют труды Щедровицкого Г.П., Анисимова О.С, Артыкова Д.Р., Артыкова Д.К., АтутоваП.Р., Давыдова В.А., Гальперина П.Я., Щукиной Г.И., Лернера И.Я., Выготского Л.С., Леонтьева А.Н. и др.
Над программой моделирования специалиста и его деятельности работали многие исследователи:
во ВНИИ профессионально-технического образования разрабатывалась модель рабочего; [123]
в НИИ профтехпедагогики разработана модель выпускника СПТУ [200];
С.Э.Смирнова [170,123] предлагает модель деятельности специалиста с высшим образованием.
Все эти работы предлагают модели профессиональной деятельности, которые можно использовать в качестве основы для формирования содержания профессиональной подготовки, охватывающего все учебные дисциплины. Однако, законченных работ, посвященных тому, каковы основания для дифференциации содержания одной учебной дисциплины, читаемой студентам разных факультетов, мы не встретили.
Еще в 1951г. академик А.Ф.Иоффе [79] поставил эту проблему, отметив, что "нельзя преподавать одну и ту же физику - физику "вообще" -металлургу и электрику, врачу и агроному."
При рассмотрении исследуемой проблемы можно выделить следующие аспекты: акмеологический, психолого-педагогический, методический.
В современной психологии одним из исходных методологических принципов является деятельностный подход к личности, согласно которому личность формируется и развивается, проявляется и изучается в деятельности. В последние годы сформировалось самостоятельное направление в психологии, изучающее профессиональную деятельность человека, закономерности развития профессионализма и достижения вершин ("акме") профессионального мастерства - акмеология. [6,22,58,66]. Поэтому мы считаем возможным в основу данного исследования положить акмеологический принцип.
Согласно этому принципу, критерием для внутрипредметной дифференциации обучения является представление о будущей профессии студента, о роли и месте данного курса в общем учебном процессе. Для этого необходимо хорошо представлять себе те результаты, в которых "опредмечивается" учебный процесс, в которых воплощаются его сущность, структура и процессуальные основы.
В основании теоретико-деятельностного подхода лежит представление о деятельности, под которой понимается процесс перехода исходного материала в конечный продукт при помощи определенных средств и правильных способов их применения [1,6,55,81,82,105,207,208].
Деятельность осуществляет деятель, который владеет способами и нормами деятельности. Это представление носит универсумальный характер и является элементом парадигмы универсума деятельности. Его можно изобразить в виде следующей схемы (сх. 1)
Где Ml - исходный материал, М2- конечный продукт, стрелка М1-М2 показывает процесс перехода исходного материала в конечный продукт, МЗ-средства для этого перехода, DN- нормы деятельности, которые человек должен удерживать в плане сознания, а точка А означает наличие способностей к данному виду деятельности.
На сх.2. изображена схема развития деятельности. Оно происходит, если в процессе функционирования деятельности возникает затруднение (1). Появляется потребность преодолеть его, и тогда возникает надстройка,называемая рефлексивной (2). Организованная рефлексия приводит к развитию деятельности. Первый процесс здесь - процесс выхода из функционирования в рефлексию.
Первый процесс внутри самой рефлексии исследование или познавание (3). Результат познавания- образ того, как мы в деятельности "шли и не дошли" до конечного результата.
Следующий процесс в рефлексии - критика (4). Она направлена на реконструкцию причины затруднения.
Третий процесс- перенормирование или просто нормирование (5).Он заключается в построении пути будущей деятельности, образа измененного процесса. Когда этот образ построен, происходит возврат в деятельность, при этом затруднение будет преодолено.
Преподавание физики на инженерных специальностях
Известно, что интенсификация производства неразрывно связана с интенсификацией инженерного труда. Сегодня все меньше надежд на то, что недостатки и упущения в подготовке молодого специалиста могут быть компенсированы в ходе его последующей работы. Так получилось, что именно инженеры оказались наименее защищены в условиях безработицы. Поэтому обучение в вузе должно обеспечивать такой уровень подготовки инженеров, который позволил бы им эффективно решать задачи производства в любых условиях, и, как следствие, стать решающей силой в оживлении отечественной промышленности. ГЗ.15.29.30.36.651
Важен не столько объем усвоенной информации, сколько развитое умение принимать эффективные инженерные решения.
Основным рабочим документом для вуза является образовательный стандарт высшего профессионального образования [52], в который включены требования к обязательному минимуму содержания и уровню подготовки инженеров. В общих требованиях к образованности инженера указано:
способен научно анализировать социально-значимые проблемы и процессы;
владеет культурой мышления;
умеет на научной основе организовать свой труд;
умеет приобретать новые знания, используя современные образовательные технологии;
понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, основные проблемы дисциплин;
видит их взаимосвязь в целостной системе знаний;
способен к проектной деятельности в профессиональной сфере на основе системного подхода;
методически и психологически готов к изменению вида и характера своей профессиональной деятельности, работе над междисциплинарными проектами.
Для того, чтобы на практике реализовать указанные требования, необходима ориентация общенаучных и общеинженерных дисциплин на конечную цель, т.е. формирование профессиональных качеств инженера. Она является в настоящее время фактором, способным повысить качество специальной подготовки. [79,97,98,122]
Социальная функция высшего технического образования - быть источником опережающего развития научно-технической мысли.
Многочисленные факты подтверждают, что фундаментальное образование обеспечивает возможность универсального применения специалиста, быстрое освоение им новых технологий и способность к проектированию новейших технологий. [129,133,184,188,205]
Для формулировки критериев эффективности дифференциации преподавания физики инженерам, обратимся к определениям инженерной деятельности.
В.Е.Шукшунов и В.В.Ленченко [205] трактуют инженерную деятельность как деятельность, направленную на применение научных знаний для создания технических объектов и управления процессом их изготовления.
В.Никитаев [129] считает, что инженерная деятельность - это такое применение математики, естественных и технических наук, посредством которого свойства материи и природных источников энергии ставятся на пользу человеку в виде сооружений, машин и прочих конструкций. Ценность инженерной деятельности заключается в том, что она должна приносить пользу человеку. В последние годы эта ценность ставится на первое место и является основой для перестройки всей парадигмы инженерного образования, заключающейся в гуманизации инженерного образования. Объектом деятельности инженера является материя, природные источники энергии и изготовляемые технические сооружения и конструкции.
В качестве предмета деятельности выступают конкретные типы конструкций и материалы, необходимые для их создания.
Основные средства инженерной деятельности задаются инженерными технологиями, создание и применение которых осуществляется с использованием знаний специальных и фундаментальных наук.
Данные определения указывают на необходимость следующих типов знаний: 1. Знания о свойствах материи и природных источников энергии. Это знания
Организация и проведение эксперимента
Целью проведения педагогического эксперимента являлось определение эффективности разработанной системы дифференцированного обучения физике на нефизических специальностях университета.
При этом нас интересовало влияние экспериментального преподавания не только на качество получаемых студентами знаний по физике, но и на уровень сформированности мотивации на изучение курса физики студентами различных факультетов.
Исходя из результатов первичного анкетирования преподавателей физики, а также проанализировав состояние проблемы, мы определили гипотезу педагогического эксперимента.
Преподавание физики на нефизических специальностях университета классического типа будет наиболее эффективным, если будет реализована система дифференциации преподавания физики с учетом будущей специальности студентов, что предполагает:
Дифференцированный подход к содержанию изучаемого материала на основе акмеологического подхода, с усилением тех разделов, которые имеют непосредственное значение для формирования профессиональных умений и навыков.
Всестороннее использование межпредметных связей физики со смежными общеобразовательными и специальными дисциплинами.
Выбор адекватных форм организации учебных занятий.
Учет индивидуальных особенностей и возможностей студентов.
В задачи педагогического эксперимента входило:
1. Изучение состояния преподавания физики на нефизических
специальностях университета.
2. Определение возможных преподавателей и потоков для привлечения их к реализации системы дифференцированного подхода.
3. Определение эффективности разработанной нами методики путем:
Сопоставления качества и объема знаний по физике студентов экспериментальных и контрольных групп;
Оценки уровня сформированности умений и навыков в экспериментальных и контрольных группах;
Определения наличия мотивации на изучение курса физики студентами разных специальностей в экспериментальных и контрольных группах;
Установления положительной динамики проявления познавательного интереса по физике у студентов экспериментальных групп;
Фиксации влияния изучения курса физики по предложенной методике на дальнейшее изучение студентами экспериментальных групп специальных дисциплин
4. Подведение итогов эксперимента.
Отметим следующие трудности проведения педагогического эксперимента:
Утверждение того факта, что обучение стало более эффективным только благодаря нашей методике, не всегда верно, так как любые изменения в знаниях и умениях студентов - результат многих факторов;
Доказательство эффективности предложенной системы может быть обеспечено только множественными факторами проверки.
Трудно фиксировать достижение таких целей, как личностные изменения студентов, изменения в отношении к творческой деятельности.
Педагогический эксперимент проводился в течение 1997-2000 годов в три этапа (поисковый, констатирующий и формирующий).
Выбор экспериментальных и контрольных групп осуществлялся исходя из следующих критериев:
1. Наличие равных общих условий для экспериментальных и контрольных групп, которое определяется тем, что первоначальный уровень знаний, умений и навыков студентов практически одинаков.
2. Выбор экспериментальных и контрольных групп не должен разрушать установившийся процесс преподавания и обучения, эксперимент должен естественным образом встроиться в процесс обучения.
При проведении эксперимента учитывалось требование репрезентативности при подборе экспериментальных и контрольных групп во избежание недостоверности результатов эксперимента.
Экспериментальные и контрольные группы представлены в виде следующей таблицы.
