Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние проблемы формирования ИКТ-компетентности будущих учителей физики 20
1.1. Профессиональные задачи и ИКТ-компетентность учителя физики 20
1.2. Анализ исследований, посвященных подготовке студентов к использованию ИКТ в обучении физике 40
1.2.1. Работы, посвященные методике применения новых информационных технологий при обучении физики в школе 40
1.2.2.Работы, где рассматривается преподавание физики в непедагогических вузах 44
1.2.3 .Работы, где рассматривается преподавание физики в педагогических вузах 46
1.3. Анализ педагогической практики формирования ИКТ-компетентности будущих учителей физики 53
Выводы по главе 1 60
Глава 2 Теоретические основы методической системы формирования ИКТ-компетентности будущих учителей физики 62
2.1. Подходы к построению системы формирования ИКТ-компетентности будущих учителей физики 62
2.2. Модель методической системы формирования ИКТ-компетенции будущих учителей при обучении общей физике 72
Выводы по главе 2 92
Глава 3. Методическая система формирования ИКТ-компетентности будущих учителей физики 94
3.1. Образовательные порталы и сайты сети Интернет в области естественнонаучного образования и цифровые учебные издания по физике на CD, рекомендуемые нами для обучения физике 94
3.2. Формирование ИКТ-компетентности студентов на лекциях по общей физике 100
3.3. Формирование ИКТ-компетентности у будущих учителей на практических занятиях по физике 112
3.4. Формирование ИКТ-компетентности студентов при организации и проведении лабораторных занятий и учебного физического эксперимента 118
3.5. Самостоятельная работа студентов - ведущая форма организации образовательного процесса в вузе 132
3.6. Использование ИКТ в учебно-исследовательской деятельности студентов 137
3.7. Формирование ИКТ-компетентности студентов при подготовке и проведении семинарских занятий и научно-практических конференций 141
Выводы по главе 3 155
Глава 4. Организация и результаты педагогического эксперимента 157
4.1 Организация педагогического эксперимента 157
4.2 Констатирующий педагогический эксперимент и его результаты 159
4.3 Содержание и результаты поискового и обучающего этапов педагогического экспериментов 162
Выводы по главе 4 176
Заключение 177
Библиографический список 179
Приложения 209
- Работы, посвященные методике применения новых информационных технологий при обучении физики в школе
- Модель методической системы формирования ИКТ-компетенции будущих учителей при обучении общей физике
- Формирование ИКТ-компетентности студентов при организации и проведении лабораторных занятий и учебного физического эксперимента
- Содержание и результаты поискового и обучающего этапов педагогического экспериментов
Введение к работе
В настоящее время российская высшая школа находится в состоянии системных преобразований. Новые условия требуют обеспечения высокого уровня профессиональной подготовки выпускников вузов, формирования у них целостной системы универсальных знаний, умений, навыков, а также опыта самостоятельной деятельности и личной ответственности. Одним из стратегических оснований реформирования отечественного образования становится компетентностный подход, личностно-ориентированный по своей природе. Содержание образования должно быть направлено на формирование у выпускников общекультурных и профессиональных компетенций. При этом главной задачей является сохранение фундаментальности современного образования.
Однако анализ результатов психолого-педагогических и социологических исследований, а также реальной школьной практики показывает, что учителя не совсем готовы к решению поставленных перед системой образования задач, ибо профессиональная компетентность современного учителя и его ментальность не в полной мере соответствуют требованиям модернизации общего среднего образования.
В новых образовательных программах одним из ключевых ориентиров профессиональной подготовки специалистов становится формирование у них ИКТ-компетентности (общей и специальной профессиональной), адекватной современному уровню развития информационной культуры общества.
Под ИКТ-компетентностью учителя-предметника понимают личное качество учителя, проявляющееся в его готовности и способности самостоятельно использовать информационно-коммуникационные технологии (ИКТ) в своей предметной деятельности, в частности в обучении физике.
Проблемам подготовки учителей в области информатики и ИКТ, использования средств ИКТ в предметной области посвящены исследования С.А. Бешенкова, Т.А. Бороненко, В.А. Бубнова, И.Б. Готской, С.Д. Каракозова, А.А. Кузнецова, В.Л. Матросова, И.В. Роберт, Н.И. Рыжовой, Е.К. Хеннер и др. Методическим основам использования компьютеров на уроках физики исследуются в работах П.А. Абросимова, Л.И. Анциферова, Г.А. Бордовского, В.А. Извозчикова, В.А. Кондратьева, В.В. Лаптева, О.Б. Медведевой, С.В. Панюковой, А.Д. Ревунова, А.В. Смирнова, А.М. Слуцкого, и др. Для курса физики средней школы разработаны ЭОР и методики их применения, что отражено в работах Н.Н. Гомулиной, П.С. Дроздова, А.А. Ездова, А.В. Кудрявцева, Е.А. Маниной, О.Е. Макаровой, И.М. Нуркаевой, О.Г. Смоляниновой и др. Эти работы затрагивают отдельные направления методики обучения физике с использованием средств новых информационных технологий. Существенно меньшее внимание уделяется проблемам подготовки учителя физики к использованию ИКТ на уроках и во внеурочной деятельности учащихся: существует небольшое число работ исследующих возможности курса теории и методики обучения физике в решении этой задачи (А.В.Смирнов, С.А.Смирнов, С.В.Лозовенко), практически не рассматривается формирование ИКТ-компетенций студентов будущих учителей физики в процессе изучения специальных дисциплин, в том числе курса общей физики. В то же время специальные дисциплины обладают определенным потенциалом, использование которого может внести вклад в ее формирование у будущего учителя. Таким потенциалом обладает и дисциплина «Общая физика» в силу особенностей ее содержания. При ее изучении ИКТ могут применяться в разных формах на различных видах занятий: во время лекций, практических и лабораторных занятий, при самоподготовке и для контроля степени усвоения обучаемыми учебного материала.
Данные констатирующего эксперимента и анализ педагогической практики формирования у будущих учителей физики ИКТ-компетенции позволяют констатировать, что отсутствует системный подход к решению этой проблемы, ИКТ используются фрагментарно, не на всех формах учебных занятий. Преподавателями на занятиях по общей физике не ставится задача формирования ИКТ-компетенции, они считают, что это задачи дисциплин «Информатика» и «Методика преподавания физики». Использование персонального компьютера для большинства студентов на протяжении пяти лет обучения в вузе сводится к набору и распечатке текста курсовых работ и дипломного проекта. Они не видят в компьютере рабочего инструмента при решении физических задач и упражнений, в исследовательской работе и при подготовке к практическим конференциям и прочее и, как следствие, профессиональная подготовка учителей сильно отстает от современных требований к нему со стороны общества, детей и родителей.
Все вышесказанное свидетельствует о наличии ряда противоречий:
между требованием к уровню ИКТ-компетентности учителя физики и недостаточной научной разработанностью педагогических условий ее реализации при обучении студентов общей физике;
между потребностью педагогической практики в использовании учителем физики ИКТ и состоянием методики обучения общей физике, которая не направлена на формирование у будущих учителей ИКТ-компетентности.
Выявленные противоречия обусловили выбор темы исследования «Формирование ИКТ-компетентности будущих учителей на занятиях по общей физике (с учетом региональных условий)» и ее актуальность и научную проблему, которая состоит в поиске ответа на вопрос: какой должна быть методика преподавания курса общей физики, позволяющая формировать у студентов ИКТ-компетентность.
Объект исследования: процесс подготовки по общей физике будущих учителей физики в педагогическом вузе.
Предметом исследования является методическая система формирования ИКТ-компетентности будущих учителей физики на занятиях по общей физике.
Цель настоящего исследования состоит в обосновании и разработке методической системы формирования ИКТ-компетентности будущих учителей физики при изучении дисциплины «Общая физика».
Гипотеза исследования: повышение уровня ИКТ-компетентности будущих учителей физики может быть достигнуто, если:
использовать ИКТ при обучении общей физике системно, т.е. на лекциях, семинарских и практических занятиях, при выполнении лабораторных работ, в самостоятельной и научно-исследовательской работе студентов;
подготовку будущих учителей физики к использованию ИКТ при обучении учащихся осуществлять на основе компетентностного, личностно-ориентированного, деятельностного и системного подходов;
в методике формирования ИКТ-компетентности будущего учителя физики использовать межпредметные связи информатики и физики;
содержание и методику формирования ИКТ-компетентности будущего учителя физики строить на основе его мотивационно-целевой ориентации на информационную деятельность.
Цель, предмет и гипотеза исследования обусловили основные задачи исследования:
1. Выявить сущность понятия «ИКТ-компетентность» учителя.
2. Определить компоненты ИКТ-компетентности будущего учителя физики.
3. Выявить состояние проблемы формирования у будущих учителей ИКТ-компетентности на занятиях по общей физике.
4. Разработать теоретические основы методической системы формирования у будущих учителей ИКТ-компетентности на занятиях по общей физике.
5.Создать модель методической системы формирования ИКТ-компетентности будущих учителей на занятиях по общей физике.
6. Разработать методическую систему формирования ИКТ-компетентности студентов педагогического вуза при обучении физике.
7. Разработать критерии сформированности у будущих учителей профессиональной компетентности в области ИКТ.
8. Осуществить педагогический эксперимент по проверке гипотезы исследования.
Методологическую основу исследования составили:
– работы по теоретическим аспектам профессиональной компетентности педагогов (В.Л. Акуленко, А.М. Андреев, В. И. Байденко, Э. Ф. Зеер, И.А. Зимняя, А.К. Маркова, Г. К. Селевко, Ю.Г. Татур, А. В. Хуторской и др.);
– основные положения личностно-ориентированного обучения (В.В. Сериков, В.В. Краевский, В.С. Леднев, В.М. Полонский и др.)
– работы в области теории и методики подготовки будущих учителей физики (И.Л. Беленок, С.Е. Каменецкий, Н.С. Пурышева, А.В. Усова, Л.С. Хижнякова, Т.Н. Шамало, Н.В. Шаронова и др.);
– работы в области теории, методологии и практики информатизации образования (А.А. Абдулкадыров, Я.А. Ваграменко, Б.С. Гершунский, А.П. Ершов, С.А. Жданов, А.А.Кузнецов, В.В. Лаптев, М.П. Лапчик, И.В.Роберт, И. А. Румянцева и др.);
– исследования в области применения новых информационных технологий в обучении физике (Н.Н. Гомулина, А.А. Ездов, В.А. Извозчиков, С.Е. Каменецкий, В.В. Клевицкий, А.С. Кондратьев, В.В. Лаптев, В.В. Ларионова, Н.С. Пурышева, А.В. Смирнов, А.О. Чефранова и др.);
– исследования, посвященные разработке средств новых информационных технологий и комплексного их использования (М.Я. Кулакова, В.В. Ларионова, Е.В. Оспенникова, Е.С. Полат, И.В. Роберт, А.В. Смирнов, С.Г. Шаповаленко и др.).
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: теоретический анализ состояния проблемы на основе изучения методической, дидактической, психологической и специальной литературы, диссертационных работ по проблеме исследования; материалов конференций по использованию ИКТ в образовании, нормативных документов, определяющих структуру и содержание профессиональной подготовки учителя физики в области ИКТ в педагогическом вузе, моделирование, прямое и косвенное наблюдение, беседа, анкетирование, интервьюирование, проведение педагогического эксперимента.
Научная новизна исследования состоит в том, что:
-
В отличие от предшествующих работ по применению ИКТ при обучении физике, в которых рассматриваются отдельные дидактические функции компьютера, в нашем исследовании обоснована целесообразность и возможность формирования ИКТ-компетентности будущих учителей при изучении общей физики.
-
Показано, что достижению цели формирования у будущих учителей ИКТ-компетентности при изучении общей физики способствует комплексный подход, в соответствии с которым ИКТ применяются в процессе обучения общей физике на всех видах занятий: на лекциях, практических и семинарских занятиях, при выполнении учебного физического эксперимента, в процессе самостоятельной и научно-исследовательской работы.
-
Показано также, что использование ИКТ ведет к изменению всех компонентов образовательного процесса: мотивационно-целевого, содержательного, организационно-деятельностного, диагностического (контрольно-оценочного).
4. Определены специальные ИКТ-компетенции будущих учителей физики, формирование которых является целью высшего педагогического образования
5. Разработана модель методической системы формирования ИКТ-компетентности студентов педагогического вуза при обучении общей физике, основанная на компетентностном, личностно-ориентированном, деятельностном и системном подходах, учитывающая региональные особенности Чеченской республики и реализуемая в рамках трехэтапной структуры процесса изучения учебного материала.
-
Разработана методическая система формирования ИКТ-компетентности студентов педагогического вуза при обучении физике, особенностью которой является упор на самостоятельную деятельность студентов, предполагающую использование ИКТ.
Теоретическая значимость исследования состоит в том, что его результаты вносят вклад в развитие теории и методики обучения физике в вузе за счет:
уточнения перечня специальных ИКТ-компетенций будущего учителя физики, которые могут быть сформированы при изучении общей физики;
расширения сферы применения компетентностного подхода при построении компетентностной модели методической системы формирования ИКТ-компетентности будущих учителей физики на занятиях по общей физике.
обогащения новыми знаниями а) об основных тенденциях, характеризующих подготовку будущих учителей физики; б) о конкретизированных требованиях к профессиональной деятельности современного учителя физики; в) о возможностях специальных дисциплин в становлении ИКТ-компетентности будущего учителя физики и условиях их реализации.
Практическая значимость исследования заключается в том, что:
разработана и апробирована методика формирования ИКТ-компетентности будущих учителей физики;
результаты исследования, выводы и предложения могут стать основой для совершенствования содержания и организации процесса профессиональной подготовки учителя физики; быть использованы в различных сферах образования (вузе, школе, курсы повышения квалификации) разными категориями педагогов (преподавателями вузов, учителями, методистами); также материалы могут быть полезны при разработке программ педагогических дисциплин.
Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечиваются исходными методологическими положениями, соответствующими современным тенденциям в образовании; адекватностью методов исследования цели, объекту, предмету, задачам и логике исследования; широтой и разносторонностью экспериментального исследования; аргументированностью исходных теоретических положений, логических выводов работы; результатами экспериментальной проверки основных положений диссертации, подтвержденными методами математической статистики.
На защиту выносятся следующие положения:
-
Курс общей физики обладает определенным потенциалом для формирования ИКТ-компетентности будущего учителя физики. Его изучение может рассматриваться как пропедевтический этап формирования ИКТ-компетентности студентов.
-
Модель методической системы формирования ИКТ-компетентности учителя физики должна основываться на компетентностном, личностно-ориентированном, деятельностном и системном подходах и включать блоки: мотивационно-целевой, содержательный, организационно-деятельностный, диагностический (контрольно-оценочный) и учитывать региональные особенности образовательной среды. Компетентностный подход реализуется через технологии активного обучения. Личностно-ориентированный подход реализуется путем создания условий для индивидуальной творческой учебной деятельности студента как субъекта образовательного процесса. Деятельностный подход реализуется через организацию коллективной и индивидуальной самостоятельной работы студентов. Системный подход проявляется в рассмотрении методики формирования ИКТ-компетентности при обучении общей физике как сложной динамической развивающейся системы.
-
Формирование ИКТ-компетентности при обучении общей физике является элементом общей системы профессиональной подготовки будущих учителей физики и осуществляется в учебной деятельности студентов, основными формами организации которой являются лекции, семинары, практические и лабораторные занятия, выполнение учебных экспериментов и самостоятельной работы студентов в развитой ИКТ-насыщенной среде педагогического вуза.
-
Реализация модели методической системы формировании ИКТ-компетентности будущих учителей эффективна в рамках трехэтапного изучения учебного материала по курсу общей физики с использованием ИКТ. При этом на каждом этапе развиваются ИКТ-компетенции, сформированные на предшествующих этапах, и формируются новые ИКТ-компетенции.
-
Эффективному формированию ИКТ-компетентности будущего учителя физики при изучении курса общей физики способствует опора на межпредметные связи физики и информатики, которая реализуется как в ходе традиционных занятий, так и при проведении специальных бинарных семинаров.
Апробация и внедрение. Основные положения и результаты исследования докладывались и обсуждались на:
-
Научно-практической конференции учителей общеобразовательных учреждений Чеченской Республики «Совершенствование преподавания в средней школе с помощью компьютерных технологий», (ЧГПИ, г. Грозный, 2010);
-
VIII-XII Международных научно-методических конференциях
«Физическое образование: проблемы и перспективы развития» (МПГУ, г. Москва, 2009, 2010, 2011, 2013);
-
Всероссийской научно-практической конференции
«Наука, образование инновации» (ЧГПИ, г. Грозный, 2011);
-
Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные технологии в профессиональном образовании» (ГГНТУ, г. Грозный, 2012.);
-
Аспирантских семинарах и заседаниях кафедры теории и методики обучения физике МПГУ;
-
Научно-методических семинарах и заседаниях кафедры «Физика» ГГНТУ, кафедры «Физика и методика преподавания физики» ЧГПИ, БОУ СОШ №37 г. Грозного.
Структура диссертации. Диссертация общим объемом 231 страница, в том числе 178 страниц основного текста, состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка (281 наименования), 44 рисунков, 7 таблиц и 10 приложений.
Работы, посвященные методике применения новых информационных технологий при обучении физики в школе
В диссертации А. А. Ездова «Комплексное использование информационных и коммуникационных технологий в преподавании физики в школе; на примере механики» создана методика организации самостоятельной учебной деятельности школьников с использованием ИКТ на примере изучения механики в 7 и 9 классах средней общеобразовательной школы и школ с углубленным изучением предметной области «Естествознание». А именно: выявлены основные виды учебной деятельности при работе с электронными носителями информации, обоснован исследовательский характер их применения; предложена общая модель использования компьютерных физических датчиков в школьном лабораторном и полевом экспериментах в рамках изучения механики; проведена методическая разработка способов использования конструктивных элементов на уроках физики; предложены способы структуризации учебной информации учащимися на уроках физики с использованием технологии гипермедиа [58].
В диссертации Т. А. Ханнановой «Формирование общеучебных умений учащихся основной школы на основе интерактивных компьютерных заданий по физике» обоснована необходимость использования интерактивных компьютерных заданий по физике для формирования общеучебных умений. В ходе исследования разработана методика совместного использования, интерактивных компьютерных заданий и заданий на бумажном носителе для формирования ОУУ на уроках физики в компьютерном классе. Выпущено учебное пособие, содержащее средства контроля уровня освоения общеучебных и частных предметных ЗУН по физике в 7-м классе. Были разработаны модули интерактивных компьютерных заданий на содержании курса физики основной школы для формирования общеучебных умений учащихся («Построение графиков, использование масштаба при графическом отображении физических величин»; «Перевод числовой информации в требуемый вид» и др)[252].
В диссертации Е. С. Тимакиной «Влияние применения электронных учебных модулей на формирование ключевых компетенций при обучении физике в основной школе» обоснована возможность и целесообразность применения особого вида электронных образовательных ресурсов -электронных учебных модулей как средства формирования информационной, коммуникативной и оценочной компетенций учащихся при обучении физике в основной школе [234].
Ряд диссертационных исследований затрагивает различные аспекты информатизации процесса обучения физике в школе и вузе. Вопросам теории и методики применения компьютера в обучении физике посвящены исследования Л.И. Анциферова, В.А. Извозчикова, В.В Лаптева и [6], [72], [108] и др. Частным вопросам методики преподавания физики с использованием информационных технологий посвящено исследование С.Л. Светлицкого [207], где дан научно-методический анализ состояния методики преподавания явления дифракции волн в курсе физики средней школы. Рассмотрены психолого-педагогические аспекты применения ТСО и БИТО при постановке демонстрационного эксперимента, методика проведения натурного эксперимента. Приведено описание авторского мультимедийного ППС «Дифракция» и методика организации уроков с применением натурного и вычислительного экспериментов при изучении явления дифракции в 11 классе.
В работе О.Е. Макаровой «Методика использования компьютерных моделей при изучении темы «Основы молекулярной физики»» изложена методика использования компьютерных моделей при изучении темы «Основы молекулярной физики», представлены модели уроков разных типов, проводимых с использованием компьютерных моделей [123].
Методике организации учебного физического эксперимента с использованием компьютера как средство индивидуализации обучения в школе посвящено исследование В.В. Клевицкого [87], где рассмотрены возможности применения ПЭВМ в школе. Определены формы включения компьютеризированного физического эксперимента в обучение физике с целью индивидуализации обучения.
Методике организации самостоятельной работы учащихся с компьютерными моделирующими программами на занятиях по физике посвящено исследование И.М. Нуркаевой [151], где проведен анализ понятия самостоятельная работа и разработана методика организации самостоятельной работы учащихся по изучению физики во внеурочное время. Одним из серьезных препятствий при организации интерактивной самостоятельной работы является подготовка новых, высококвалифицированных педагогических кадров. Они должны владеть новыми информационными и коммуникационными технологиями, обладать психологической устойчивостью и работать с «виртуальным» учеником, активно стимулировать и поощрять сотрудничество учеников при выполнении учебных заданий, постоянно информировать их об их текущей успеваемости.
В работе В.И. Сельдяева «Развитие исследовательских умений учащихся при использовании компьютеров в процессе выполнения лабораторных работ на уроке физики» изучены дидактические основы использования ПЭВМ на уроках. Выявлены их возможности, положительные и отрицательные стороны. Проведен анализ методики проведения лабораторных работ и создана методика их проведения с использованием ПЭВМ как инструментального средства [209].
Исследование Н.Н. Гомулиной посвящено решению вопроса о совокупности современных информационных и телекоммуникационных технологий в преподавании астрономии и физики в средней школе [35].
Работа В.Ю. Грук раскрывает вопросы формирования ключевых компетенций учащихся основной школы при организации исследовательских лабораторий на базе реального физического эксперимента [41].
В работе Л.Х. Умаровой «Использование комплекса упражнений по физике, основанном на компьютерном модельном эксперименте» проведен психолого-педагогический анализ роли компьютерного модельного эксперимента и упражнений, сформулированы требования к упражнениям по физике, основанных на компьютерном модельном эксперименте. Разработаны комплексы упражнений по некоторым темам курса физики основной школы и методика их использования [240].
Исследование Е.Г Маниной посвящено методике обучения механике с применением компьютерных технологий в основной общеобразовательной школе (на примере темы «Основы кинематики») [127].
Целью исследования М.А. Петровой было обоснование и разработка методики применения цифровых лабораторий в учебном физическом эксперименте в общеобразовательной школе [172].
Есть исследования затрагивающие вопросы формирования информационной культуры учащихся основной школы в процессе обучения физике (А.Ю. Харитонов) [254]; использование ЭВМ как средства развития мышления учащихся при обучении физике (М.Е. Чекулаева) [264].Работа Х.Ш. Нгуен посвящена методике применения новых информационных технологий в обучении оптике в средней школе Вьетнама [143].
Модель методической системы формирования ИКТ-компетенции будущих учителей при обучении общей физике
Формирование ИКТ-компетентности будущих учителей физики при изучении общей физики, как мы указали ранее, является актуальной задачей. Более того, педагогические вузы должны обеспечить опережающую подготовку студентов в области теории и методики использования ИКТ в конкретных предметных областях.
Согласно Единому квалификационному справочнику должностей руководителей, специалистов и служащих «информационная компетентность - качество действий педагогического работника, обеспечивающих эффективный поиск, структурирование информации, ее адаптацию к особенностям педагогического процесса и дидактическим требованиям, формулировку учебной проблемы различными информационными -коммуникативными способами, квалифицированную работу с различными информационными ресурсами, профессиональными инструментами, готовыми программно-педагогическими средствами, позволяющими проектировать решение педагогических проблем и практических задач, использование автоматизированных рабочих мест учителя в образовательном процессе... Использование компьютерных и мультимедийных технологий, цифровых образовательных ресурсов в образовательном процессе, ведение школьной документации на электронных носителях».
В должностные обязанности учителей также включены требования к использованию ИКТ: «Педагог использует ... современные образовательные технологии, включая информационные, а также цифровые образовательные ресурсы. Обоснованно выбирает программы и учебно-методическое обеспечение, включая цифровые образовательные ресурсы... Использует компьютерные технологии, в том числе текстовые редакторы, и электронные таблицы... Осуществляет контрольно-оценочную деятельность в образовательном процессе с использованием современных способов оценивания (ведение электронных форм школьной документации, в том числе электронного журнала и дневников обучающихся). Должен знать... основы работы с текстовыми редакторами, электронными таблицами, электронной почтой и браузерами, мультимедийным оборудованием»[57].
Но требования к ИКТ-компетентности, указанные выше, и реальный средний уровень ее сформированности, по результатам проведенных опросов большинства учителей не соответствует друг другу.
Однако, даже обладая достаточно высоким уровнем информационной культуры, учителя предметники не всегда успешно применяют современные информационные технологии в своей предметной области. Особенно эта проблема актуальна для физического образования. Отсюда вытекает актуальность формирования нового интегрального качества учителя физики, формирующегося в современных условиях развития образования - ИКТ-компетентности.
Одним из возможных путей решения этой проблемы является обеспечение функционирования системы формирования ИКТ-компетентности будущего учителя физики.
Для успешного внедрения новых требований к ИКТ-компетентности будущих учителей физики мы разработали следующую модель (рис.2). В структуру модели методической системы формирования ИКТ-компетентности будущих учителей при обучении общей физике включены следующие компоненты: мотивационно-целевой, методические подходы, содержательный, организационно-деятельностный, трехэтапная модель изучение нового учебного материала, диагностический (контрольно-оценочный).
Предложенная нами модель методической системы формирования ИКТ-компетентности может быть реализована в рамках трехэтапной модели изучения курса общей физики, описанной в параграфе 2.1.
Рассмотрим более подробно каждый из этих компонентов. Мотивационно - целевой компонент данной методики - формирование ИКТ-компетентности будущих учителей при обучении общей физике.
Мотивационно-целевой компонент модели методики формирования ИКТ-компетентности студентов при обучении общей физике включает в себя формирование внешних (желание соответствовать современным требованиям информатизации образования) и внутренних (потребность в овладении методикой использования ИКТ в обучении, в повышении уровня своей ИКТ - компетентности) мотивов учителя. А это, в свою очередь, требует использования всех современных средств, а также разработки новых подходов к формированию ИКТ-компетентности и разработку учебно-методических материалов по физике, с использованием ИКТ.
Поскольку общей целью обучения в вузе является профессиональная подготовка специалистов, то отношение студентов к своей будущей профессии можно рассматривать как форму и меру принятия конечных целей обучения. Наиболее обобщенной формой отношения человека к профессии является профессиональная направленность, которая определяется как интерес к профессии и склонность заниматься ею [96]. Понятие «направленность» включает в себя представление о цели; мотивы, побуждающие к деятельности; эмоциональное отношение к этой деятельности, удовлетворенность ею [131].
Целью вузовского обучения является не столько наполнение студента определенным объемом информации, сколько формирование у него познавательных стратегий самообучения и самообразования как основы и неотъемлемой части будущей профессиональной деятельности, что соответствует компетентностному подходу. В связи с вышеизложенным, для достижения ИКТ-компетентности студентов, будущих учителей физики, необходимо решить две главные проблемы: обеспечить возможность получения студентами глубоких фундаментальных знаний по физике; изменить подходы к организации самостоятельной работы студента с использованием ИКТ. Эффективная интеграция указанных выше подходов ориентирована на повышение качества обучения, развитие творческих способностей студентов, их стремление к непрерывному приобретению новых знаний. Использование ИКТ на занятиях по общей физике как средства формирования ИКТ-компетентности будущего учителя качественно меняет ее содержание и структуру. К традиционно задаваемым целям обучения добавляются такие, достижение которых без ИКТ затруднено или невозможно. Например, использование ИКТ позволяет формировать умения моделировать физические явления и выполнять модельный эксперимент; компьютерный эксперимент позволяет в ряде случаев формировать у учащихся исследовательские умения более эффективно, чем реальный, поскольку обеспечивает широкие возможности варьирования условий эксперимента. Соответственно целям обучения меняется и содержание, в него включается, например, формирование у учащихся таких понятий, как модель, моделирование; выполнение нетрадиционных исследований. Появляется большее разнообразие в организационных формах обучения.
Об эффективности применения информационных технологий в преподавании физике можно говорить лишь при условии, когда учитель или преподаватель, в достаточной мере, мотивирован на их использование в учебном процессе, имеет широкий кругозор, владеет программными средствами, как общего, так и учебного назначения, может определить место информационных технологий в методической системе преподавания предмета [253].
Так как процесс формирования ИКТ-компетентности студентов должен проходить непрерывно, мы исследуем пропедевтические возможности общей физики в формировании ИКТ-компетентности. Решение этой задачи требует использования всех современных средств, а также выработку новых методов формирования ИКТ-компетентности и ставит своей конечной целью разработку учебно-методических материалов по физике, с использованием ИКТ.
В состав учебно-методических материалов можно включить:
конспекты (тексты, схемы) уроков в электронном представлении (выполненные в текстовом редакторе Word с использованием векторной графики);
фрагмент электронного учебника (созданного в программе Power Point);
файл с раздаточными материалами для учеников (с использованием любой программы MS Office);
тесты и задания по отдельным темам физики, для контроля и самоконтроля учеников (составленные в Excel);
списки учебной литературы, рекомендуемой ученикам в качестве основной и дополнительной по темам и разделам физики. Кроме этого сюда входят и методические указания для учителей физики, тематическое планирование (выполнение задания предполагает самостоятельный выбор студентами необходимой программы) [213].
Формирование ИКТ-компетентности студентов при организации и проведении лабораторных занятий и учебного физического эксперимента
В ходе выполнения лабораторных работ студенты должны закрепить теоретические знания по физике и овладеть практическими навыками использования средств ИКТ в будущей профессиональной деятельности. Применение ИКТ не должно быть тотальным и не подменять «натуральный эксперимент» там, где в этом нет принципиальной необходимости. Важно помнить, то лабораторная работа служит средством доказательства теоретических положений о природе. Очевидно, что необходимо придерживаться принципа преемственности, обеспечивающего плавный переход от традиционных методов обучения к технологиям обучения, базирующимся на использовании ИКТ и ЭОР.
Если проводить физический эксперимент и фронтальные лабораторные работы, используя виртуальные модели посредством компьютера, то можно скомпенсировать недостаток оборудования в физической лаборатории вуза и, таким образом, научить студентов самостоятельно добывать физические знания в ходе физического эксперимента на виртуальных моделях, то есть появляется реальная возможность формирования необходимой информационной компетентности у учащихся и повышения уровня обученности студентов по физике. Каждый преподаватель физики может самостоятельно сконструировать компьютерную лабораторную работу и научить этому студентов, будущих учителей физики. Для этого можно использовать, например, интерактивные модели из мультимедийного курса «Открытая Физика.2.5». Некоторые модели компьютерного курса «Открытая Физика» позволяют предложить студентам наиболее интересные, с нашей точки зрения, задания - это задания проблемного и исследовательского характера.
Сначала рекомендуем рассмотреть теорию вопроса, затем ответить на контрольные вопросы, заданные в виде небольшого теста, провести работу с моделью, потом выполнить задачу и проверить полученный результат при помощи компьютерного эксперимента.
Компьютерную лабораторную работу целесообразно провести, например, при рассмотрении темы «Абсолютно упругий и неупругий удары. Скорость центра масс системы », так как соударение (удар) - это столкновение двух или более тел, при котором взаимодействие происходит за короткое время. При этом ударные силы столь велики, что внешними силами можно пренебречь. Во время столкновения тел между ними действуют кратковременные ударные силы, величина которых, как правило, неизвестна. Поэтому нельзя рассматривать ударное взаимодействие непосредственно с помощью законов Ньютона. Применение законов сохранения энергии и импульса во многих случаях позволяет исключить из рассмотрения сам процесс столкновения и получить связь между скоростями тел до, и после столкновения, минуя все промежуточные значения этих величин. Натурный эксперимент по этой теме может показать лишь само явление, а измерения и расчеты проводить в обычных лабораториях не представляется возможным.
Лабораторная работа: «Моделирование упругих соударений. Определение скорости центра масс системы».
Цель работы:
- ввести понятие удара, получить математические зависимости для описания явления;
- применение законов сохранения энергии и импульса к соударению абсолютно упругих тел;
- доказать, что скорость центра масс двух тел после удара, не зависит от характера удара и равна скорости центра масс этих тел до удара;
- формирование навыков критического мышления на основе проблемного изложения материала;
- развитие в учащихся инициативности, умения вести дискуссию на научные темы.
Теоретическая часть лабораторной работы (печень вопросов для самостоятельного ознакомления и дальнейшего изучения):
1. определение удара как физического явления;
2. две модели ударного взаимодействия;
3. абсолютно упругий удар (примеры);
4. абсолютно неупругий удар (примеры);
5. центральный и нецентральный удары;
6. законы сохранения при упругих и неупругих взаимодействиях;
7. частные случаи при упругих взаимодействиях;
8. скорость центра масс системы
Порядок выполнения лабораторной работы, применением компьютера:
I. Ответить на вопросы к лабораторной работе:
1. Два шарика, стальной и алюминиевый, одинакового объема, падают с одной и той же высоты. Сравните их импульсы в момент падения на землю:
А) импульс стального меньше, так как больше его масса; Б) импульс стального больше, так как больше его масса; С) импульсы стального и алюминиевого одинаковы, так как импульс не зависит от массы.
2. Скорость легкового автомобиля в 2 раза больше скорости грузового, а масса - в 4 раза меньше массы грузового автомобиля. Сравните модули импульсов автомобилей.
Содержание и результаты поискового и обучающего этапов педагогического экспериментов
Поисковый этап проведен нами в 2008-2009 гг. В число участников эксперимента входили 6 студентов МПГУ, 24 студентов ЧТУ, 25 студентов ЧГПИ, 15 студентов ГГНТУ и 7 преподавателей кафедр методики обучения физике.
Целью поискового эксперимента явилась разработка методических рекомендаций и методической системы формирования ИКТ-компетентности у будущих учителей на занятиях по общей физике. Уточнены цели и содержание обучения, осуществлен поиск организационных форм и методов обучения физике с использованием ИКТ.
Процесс профессиональной подготовки будущих учителей в области ИКТ продуман таким образом, чтобы не были утеряны положительные стороны традиционных форм обучения, чтобы научить будущих учителей интегрировать педагогические и информационно-коммуникационные технологии, уметь рационально использовать ИКТ в своей профессиональной педагогической деятельности.
В ходе поискового этапа необходимо было решить следующие задачи:
1. Выявить эффективные формы организации учебного процесса с применением ИКТ.
2. Провести экспертную оценку ППС по физике, существующих на рынке и проанализировать информационные источники Интернета.
3. Сформулировать критерии сформированности ИКТ-компетентности.
В ходе поискового этапа педагогического эксперимента нами применялись следующие методы:
анкетирование студентов и преподавателей;
экспериментальное преподавание;
интервьюирование преподавателей;
Для выделения уровней и критерий сформированности ИКТ-компетентности (Таблица 5) были проведены: компьютерное тестирование по теоретическим знаниям в области информатики и ИКТ (Приложение 7); проверочные задания с конкретными практическими задачами (Приложения 4-6); педагогическое наблюдение за учебным процессом; собеседование с преподавателями кафедры физики и информатики.
Эффективность методики формирования ИКТ-компетентности будущих учителей мы оценивали по критериям:
1) уровню сформированности теоретических знаний студентов;
2) уровню сформированности практических умений, необходимых для дальнейшего использования в профессиональной деятельности;
3) умения и сформированности ИКТ-компетенций.
Анализ нашего исследования показал, что мотивацией к использованию ИКТ в профессиональной деятельности выступают: - осмысленность и заинтересованность в собственных достижениях по использованию ИКТ в профессиональной деятельности;
- практическая готовность к самосовершенствованию и росту достижений по использованию ИКТ в профессиональной деятельности;
- маневренность управления и самоуправления данным процессом.
В ходе поискового эксперимента отрабатывалась и корректировалась методическая система формирования у будущих учителей ИКТ-компетентности на занятиях по общей физике; разрабатывался комплекс лабораторных работ, комплекс обобщенных типовых задач по физике, определялась тематика творческих проектов; осуществлялся поиск оптимального сочетания различных форм организации учебно-познавательной деятельности студентов; корректировалась система заданий для самостоятельной работы студентов; разрабатывались варианты тестовых заданий по физике с применением информационных технологий. На семинарах кафедры физики и методики ее преподавания ЧГПИ обсуждались вопросы, касающиеся содержания и структуры тестовых заданий, балльно-рейтинговой системы успеваемости и критерии оценки эффективности процесса формирования ИКТ-компетентности будущего учителя физики.
Для выявления уровня теоретических знаний студентов в области ИКТ сравнивались результаты обучения в экспериментальной и контрольной группах. Студенты экспериментальной группы изучали информатику и при их обучении физике использовались ИКТ, а студенты контрольной группы изучали только информатику.
При проведении эксперимента учитывалось требование репрезентативности при подборе экспериментальной и контрольной групп во избежание недостоверности результатов педагогического эксперимента. Поскольку повышение познавательной самостоятельности происходит не только от применения средств ИКТ в обучении, но и от значительного количества других факторов, связь должна быть не функциональной зависимостью, а корреляционным отношением, когда повышению познавательной самостоятельности может соответствовать несколько других параметров.
Результаты измерений уровня теоретических знаний в контрольной и экспериментальной группах до и после эксперимента приведены в приложении 8. В нашем исследовании выделены три уровня знаний: низкий, средний, высокий.
Для получения результатов эксперимента рассмотрим представление данных в порядковой шкале. Переход шкалы отношений к порядковой шкале (таблица 6).
Для каждого из столбцов таблицы в приложении 8 определяем распределение членов экспериментальной и контрольной групп по уровням знаний и получаем таблицу 7.
