Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. ПСИХОЛОГО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ 12
1.1. Экспериментальный метод и метод эксперимента в научном познании 12
1.2.Методология экспериментальной деятельности в учебном познании 25
1.3. Методы эксперимента в методике обучения физике: теория и практика 43
Глава 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ФОРМИРОВАНИЮ У СТУДЕНТОВ МЕТОДОЛОГИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 56
2.1. Элементы методического обеспечения эксперимента в лекциях по курсу общей физики 56
2.2. Разработка методики учебного эксперимента как тема проекта в курсе общей физики 74
2.3. Методы физического эксперимента как предмет курса «Экспериментальная физика» 83
2.4. Разработка методов экспериментального исследования в исследовательской деятельности студентов вузов 107
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТОДИКИ ФОРМИРОВАНИЯ У СТУДЕНТОВ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ УМЕНИЙ МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА 123
3.1. Организация и проведение педагогического эксперимента 123
3.2. Состояние проблемы в практике физического образования в вузах. Констатирующий этап педагогического эксперимента 127
3.3. Формирующий этап педагогического эксперимента 137
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 146
БИБЛИОГРАФИЯ 148
- Экспериментальный метод и метод эксперимента в научном познании
- Элементы методического обеспечения эксперимента в лекциях по курсу общей физики
- Организация и проведение педагогического эксперимента
Введение к работе
Актуальность темы. Одним из основных направлений развития современного физического образования является изменение направленности его содержания: от информационного к методологическому. Формирование методологической культуры учащихся, овладение ими универсальными исследовательскими умениями рассматривается теорией и методикой обучения физике как его стратегическая задача. Важное место при этом занимает формирование методологической культуры учащихся в области физического эксперимента, позволяющей сделать предметом изучения не готовые знания, а реальную действительность.
Нормативные документы, регламентирующие уровень высшего профессионального образования, выдвигают здесь в качестве требований к выпускнику вуза владение им умениями самостоятельной познавательной деятельности на уровнях освоения, выбора и разработки экспериментальных методик. Однако практика массового обучения такова, что выполненеие студентом экспериментальных заданий, как правило, алгоритмизировано, и он в лучшем случае приобретает навыки только освоения предлагаемых методов. Умения выбора и разработки методики (метода) эксперимента в учебной лаборатории оказываются практически не востребованными и посему не развиваются, а в учебно- и научно-исследовательской деятельности, если и требуются, то фрагментарно, без какой-либо системности в их формировании.
Важно отметить, что освоение студентами умений выбора и разработки методики эксперимента следует рассматривать не только как цель, но и как средство физического образования. Это связано со следующими обстоятельствами. Методическое обеспечение эксперимента на этапах выдвижения идеи, закладываемой в основу предлагаемой методики, ее детализации и реализации с необходимостью требует и соответственно является средством активизации и интеграции теоретических и
4 эмпирических знаний, что в современных условиях непрерывного роста
объема и дифференциации изучаемого материала весьма актуально для
физического образования. Будучи завершенной и значимой для
профессионального становления деятельностью, осуществляемой учащимся
самостоятельно, разработка методики эксперимента существенна в плане
мотивации физического образования, формирования ценностного отношения
к физическим знаниям.
Проблема развития методологической культуры экспериментальной деятельности в физическом образовании в вузах, при всей ее важности, не получила до настоящего времени достаточного освещения в методике обучения физике. Это связано, по-видимому, в первую очередь с ее сложностью. Как и создание всего нового, разработка методики эксперимента - процесс творческий, доступный лишь наиболее пытливым умам и никакими жесткими правилами регламентироваться не может. Вместе с тем, создание методики эксперимента, является необходимой составляющей экспериментального исследования, и в нем можно выделить ряд обязательных действий, поддающихся анализу и допускающих возможность направленного развития соответствующих умений. Это требует определенных методических подходов, разработке которых и посвящена данная работа.
Объектом исследования является процесс обучения студентов факультетов физики вузов.
Предметом исследования являются способы и средства формирования у учащихся методологической культуры экспериментальной деятельности.
Цель исследования - разработка методических подходов к формированию у учащихся исследовательских умений выбора и разработки методики физического эксперимента.
5 Гипотеза исследования - уровень сформированности
методологической культуры учащихся средствами физического образования
будет более высоким, если приобретаемые ими исследовательские умения
будут включать в себя умения выбора и разработки методики эксперимента,
развиваемые на основе интеграции теоретических и эмпирических знаний в
логике задачного подхода, системно и координированно во всех видах
активной познавательной деятельности.
Исходя из цели и гипотезы исследования, были поставлены следующие задачи:
Проанализировать состояние теории и практики физического образования в части формирования у учащихся умений методического обеспечения эксперимента.
Проанализировать содержание и организацию исследовательской деятельности по разработке методики эксперимента и возможностей привнесения ее ключевых элементов в учебный процесс.
Разработать методические подходы к формированию основ методологической культуры экспериментальной деятельности в курсе общей физики.
Определить и реализовать возможности активного освоения учащимися методологии экспериментальных исследований на этапе изучения собственно экспериментальной физики.
Выработать подходы к развитию умений разработки методики физического эксперимента в самостоятельной исследовательской деятельности учащихся.
Проверить эффективность развитых методических подходов к формированию у учащихся исследовательских умений выбора и разработки методики эксперимента.
Теоретико-методологические основы исследования составляют:
- труды классиков физической науки по ее методологическим аспектам (Л.де Бройль, В.Л.Гинзбург, П.Л.Капица, Л.Д.Ландау, М.Лауэ, Д.Максвелл, Л.И.Мандельштам, А.Б.Мигдал, Э.Ферми, А.Эйнштейн и др.);
- философские, психологические и педагогические концепции познавательной деятельности (Л.С.Выготский, В.В.Давыдов, А.Н.Леонтьев, Ю.Н.Кулюткин, Я.А.Пономарев, В.Г.Разумовский, С.Л.Рубинштейн, А.П.Тряпицына, Г.И.Щукина и др.);
достижения и тенденции развития теории и методики обучения физике (Г.А.Бордовский, В.А.Извозчиков, С.Е.Каменецкий, А.С.Кондратьев, И.Я.Ланина, В.В.Лаптев, Н.С.Пурышева, А.В.Усова, Т.Н.Шамало и др.)
концепция исследовательского обучения физике и технологии исследовательско-ориентированного образования (Г.А.Бордовский, М.В.Кларин, А.С.Кондратьев, В.В.Майер, В.Г.Разумовский, Т.Н.Шамало и
ДР-)
- технология проектной деятельности в образовании (Дж.Дьюи, Г.И.Ильин,
Е.Коллингс, Н.Ю.Пахомова, Е.С.Полат, И.Д.Чечель и др.)
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:
теоретический анализ проблемы на основе изучения физической, психолого-педагогической и методической литературы;
анализ содержания и организации учебной деятельности студентов по овладению методологической культурой в области экспериментальной физики;
- проведение педагогического эксперимента с целью определения
эффективности предлагаемых подходов к формированию умений
методического обеспечения эксперимента.
Научная новизна работы заключается в следующем.
В отличие от традиционного в физическом образовании подхода к учебному эксперименту, когда студент действует по заданному алгоритму и имеет возможность приобрести умения только освоения предлагаемых методов, в настоящей работе развиты подходы к формированию
7 исследовательских умений самостоятельных выбора и разработки методики
эксперимента, адекватной поставленной задаче.
Предлагаемая в работе методика не ограничивает формирование умений экспериментальной деятельности одним только физическим практикумом, как это принято в преподавании физике, а предполагает координированное развитие умений методического обеспечения эксперимента на занятиях всех видов.
Показано, что связующим звеном между различными видами занятий может являться решение задач, направленных на формирование и детализацию идеи, которая может быть положена в основу методики физического эксперимента. Раскрыты возможности задачного подхода как средства активизации и интеграции теоретических и эмпирических знаний, необходимых для достижения цели работы.
В качестве эффективного средства приобретения учащимися важного, в плане формирования методологической культуры, опыта целостной и завершенной деятельности предлагается выполнение ими исследовательских проектов, направленных на разработку и реализацию методик физического эксперимента для учебной и научной лабораторий.
Обоснованы целесообразность и возможность выделения в качестве модулей содержания обучения экспериментальной физике отдельных классов методов, отвечающих определенным требованиям в содержательном и процессуальном аспектах, включая организацию активной познавательной деятельности студентов на их основе по экспериментальному решению актуальных для науки и практики задач.
Теоретическая значимость работы заключается в следующем: - обосновании дидактического значения формирования у студентов умений методического обеспечения эксперимента как цели и средства физического образования;
8 - обосновании целесообразности и реалистичности задачного подхода как
способа интеграции теоретических и эмпирических знаний в системном
формировании умений выбора и разработки методики эксперимента;
- определении принципов отбора содержания и организации
познавательной деятельности учащихся, ориентированной на
формирование у них методологической культуры экспериментальной
деятельности.
Практическое значение работы состоит в том, что результаты исследования в части предлагаемых лекций, решения задач, постановки спецкурсов, учебно- и научно- исследовательской работы, ориентированных на развитие у учащихся методологической культуры экспериментальной деятельности, доведены до уровня конкретных методических разработок и рекомендаций, которые могут быть использованы в физическом образовании в вузах.
Раскрыты новые возможности инновационной технологии проектной деятельности - выполнения учащимися исследовательских проектов по разработке методик экспериментального решения актуальных для науки и образования задач.
Развитые в работе методические подходы к формированию у учащихся методологических умений использованы при составлении и реализации программ обучения и исследовательской деятельности студентов на факультетах физики ряда классических, технических и педагогических университетов.
Достоверность и обоснованность результатов и выводов исследования обеспечиваются:
опорой на современные достижения экспериментальной физики, психолого-педагогических и методических исследований;
использованием различных методов, адекватных поставленным задачам;
9 - рациональным выбором критериев оценки эффективности разработанных
методических подходов к формированию у учащихся исследовательских
умений методического обеспечения эксперимента;
широтой апробации разработанной методики на факультетах физики вузов;
положительными результатами проведенного педагогического эксперимента.
Апробация результатов исследования
Основные положения и результаты работы докладывались на: Международных конференциях «Физика в системе современного образования» (ФССО-03, 05; Санкт-Петербург, 2003; Санкт-Петербург, 2005); VII Международной учебно-методической конференции «Современный физический практикум» (Москва, 2004), Международной конференции «Физика диэлектриков» (Диэлектрики-2004, Санкт-Петербург, 2004), Международных конференциях «Герценовские чтения» (Санкт-Петербург, 2003, 2004гг).
Результаты диссертационного исследования докладывались на семинарах кафедры методики обучения физике РГПУ им.А.И.Герцена.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Целесообразность усиления методологической направленности содержания современного физического образования делает необходимым, а развитые в работе подходы - возможным формирование у учащихся методологической культуры экспериментальной деятельности не только на уровне освоения, но и на уровнях выбора и разработки методики эксперимента. 2. Необходимым условием овладения учащимися умениями выбора и разработки методики эксперимента является активизация и интеграция их теоретических и эмпирических знаний, которые могут быть осуществлены на основе заданного подхода, на протяжении всего обучения, во всех формах познавательной деятельности.
10 3. Эффективным средством формирования методологической культуры
учащихся, позволяющим приобрести им умения целостной и завершенной
экспериментальной деятельности, является выполнение проектов,
направленных на разработку методик эксперимента для учебного и
исследовательского процессов.
4. Эффективности обучения экспериментальной физике в методологическом
аспекте способствует модульное построение содержания учебного курса,
так что каждый модуль отражает определенный класс экспериментальных
методов, отвечающий требованиям актуальности, представительности в
плане раскрытия методологии, необходимости организации активной
познавательной деятельности студентов.
Основные положения диссертационного исследования отражены в следующих публикациях:
Карулина Е.А., Лагутина А.А., Ханин С.Д. Формирование умений методического обеспечения эксперимента в исследовательски-ориентированном обучении физике. - Материалы 7-ой международной конференции «Физика в системе современного образования» (ФССО-03). -СПб, 2003,т.2. - С. 162-164. - 0,12/0,09 п.л.
Лагутина А.А., Ханин С.Д. Поиск и постановка методов экспериментального решения задач в исследовательско-ориентированном обучении /В Международном сборнике научных статей «Актуальные проблемы обучения физике в школе и вузе». - СПБ.: Издательство РГПУ им. Герцена, 2003. - С.273-275. - 0,12/0,10 п.л.
Карулина Е.А., Лагутина А.А., Смирнов А.А. Развитие умений экспериментального решения задач при обучении физике диэлектриков /В Международном сборнике научных статей «Физика в школе и вузе». - СПБ.: Издательство РГПУ им. Герцена, 2004. - С.305-308. - 0,19/0,13 п.л.
Лагутина А.А., Ханин С.Д. Учебный эксперимент при изучении физики конденсированного состояния в контексте исследовательски-
ориентированного обучения. - Труды VIII-ой Международной учебно-методической конференции «Современный физический практикум». - М., 2004. - С. 119-120. - 0,06/0,04 п.л.
Лагутина А.А. Методы экспериментального исследования в содержании лекций по курсу общей физики /В Международном сборнике научных статей «Физика в школе и вузе», выпуск 1. - СПб.: БАН, 2004. -С.228-231.-0,19п.л.
Лагутина А.А. Методика экспериментальных исследований на практических занятиях по курсу общей физики. - Материалы 8-ой международной конференции «Физика в системе современного образования» (ФССО -05). - СПб, 2005 (май). - С.74 - 76. - 0,12 п.л.
Лагутина А.А., Ханин С.Д. Формирование подходов к поиску методов экспериментального изучения физических явлений /В Международном сборнике научных статей «Физика в школе и вузе», выпуск 2. - СПБ.: БАН, 2005 (май). - С. 168-169. - 0,06/0,04 п.л.
Личный вклад автора. Работы 5, 6 выполнены и написаны лично автором. Научный руководитель С.Д.Ханин осуществлял в работах 1, 2, 4, 7 постановку задачи и анализ результатов. В работах 1, 3 Е.А.Карулина и в работе 3 А.А.Смирнов участвовали в реализации экспериментальных методик. Выполнение работ, написанных в соавторстве, принадлежит автору.
Экспериментальный метод и метод эксперимента в научном познании
Современная направленность на построение учебного процесса сообразно логике и методологии научного познания так, чтобы основные элементы преподавания соответствовали основным элементам процесса научного познания, указывает на необходимость обратиться в первую очередь к истокам - истории развития, содержанию, роли и месту экспериментального метода в системе методов научного познания.
Согласно новейшему философскому словарю [115], метод (от греч. methodos - путь к чему-либо, прослеживание, исследование) - способ достижения цели, совокупность приемов и операций теоретического и практического освоения действительности, а также человеческой деятельности, организованной определенным образом. Метод в науке - это также и заданный сопряженной гипотезой путь ученого к постижению предмета изучения.
Основываясь на системном подходе к процессу научного познания, В.В. Быков определяет метод науки как разработанную учеными правильную, т.е. определяемую строением науки, упорядоченную последовательность операций, производимую во взаимодействии: ученый -средства познания - предмет познания [21]. Образующаяся определенная последовательность операций создает схему, которая является основой получения и систематизации научного знания, обеспечивает регуляцию и контроль в исследовательской деятельности.
Уже в античной философии было обращено внимание на взаимосвязь результата и метода познания [21, 22]. Не случайно одно из значений греческого methodos - исследование. Основным методом научного познания на этом этапе развития человечества является доказательство на основе логики. Этот метод дал выдающиеся результаты. Непреходящим примером здесь явилась аксиоматическая геометрия Евклида.
Однако экспериментальный подход в научном мышлении в Древней Греции практически отсутствует, хотя известны достижения в прикладных областях знания (например, Архимеда). В этой связи Древнюю Грецию нельзя считать точкой отсчета науки в современном ее понимании.
Становление методологии научного познания и начало развития основанного на нем естествознания связано с генезисом экспериментальной науки, экспериментального метода изучения природы. В трудах Фрэнсиса Бэкона, Галилео Галилея и Уильяма Гарвея аргументированно доказывается необходимость органического единства опыта и теории, индукции и дедукции в научном познании.
В своем главном сочинении «Новый Органон» (1620) Ф.Бэкон определяет фактически адекватную современным представлениям структуру системы методов научного познания: «Наш путь и наш метод состоят в следующем: мы извлекаем причины и аксиомы из практики и опытов, а из причин и аксиом - снова практику и опыты, как верные истолкователи природы... Лучше же всего продвигается вперед естественное исследование, когда физическое завершается в математическом» [95].
Г. Галилей, являющийся одним из основоположников физики, впервые реализовал экспериментальный метод на практике, перенеся эксперимент в Лабораторию, где физическое явление изучается в специально создаваемых, контролируемых условиях, и используя математику не только для описания, но и для выяснения сущности явления. Характерным примером здесь являются эксперименты Галилея, приведшие его к понятию движения по инерции, которые несут в своей идейной основе все основные черты современного, как правило, несравненно более технически сложного физического эксперимента.
Эксперименты Гарвея по изучению движения крови у животных, подкрепленные оценочным расчетом скорости ее прохождения через сердце, привели к представлениям о кровообращении и открыли по существу эпоху
научной биологии.
Обратимся к современному толкованию эксперимента. Согласно Большому Энциклопедическому Словарю, эксперимент (от лат. experimentum - проба, опыт, испытание) - метод познания, при помощи которого в контролируемых и управляемых условиях исследуются явления природы и общества [13].
Философский Энциклопедический Словарь гласит, что «эксперимент -планомерно проведенное наблюдение, планомерная изоляция и варьирование условий с целью изучения зависящих от них явлений» [158].
Емкое определение научного эксперимента было дано в работе [171]: «Эксперимент есть вид деятельности, предпринимаемый в целях научного познания, открытия объективных закономерностей и состоящий в воздействии на изучаемый объект (процесс) посредством специальных приборов и инструментов, благодаря чему удается: 1) изолировать исследуемый объект от влияния побочных несущественных и затеняющих его сущность явлений и изучить его в «чистом» виде; 2) многократно воспроизводить ход процесса в строго фиксированных, поддающихся контролю и учету условиях; 3) планомерно изменять, варьировать, комбинировать различные условия в целях получения искомого результата».
Автор [171] выделяет в эксперименте три взаимосвязанных компонента: 1) познающего субъекта (экспериментатора) и его деятельность; 2) средства (инструменты, приборы, экспериментальные установки), с помощью которых проводится эксперимент; 3) объект экспериментального исследования. Сказанное подчеркивает специфику эксперимента, его отличие от наблюдения. В этой связи автор [171] пишет: «Специфика эксперимента как формы практической деятельности в том, что эксперимент выражает активное отношение человека к действительности. В силу этого, в гносеологии проводится четкое различие между экспериментом и наблюдением. Хотя всякий эксперимент включает и наблюдение, как необходимую стадию исследования. Однако в эксперименте помимо наблюдения содержится и такой существенный для практики признак, как активное вмешательство в ход изучаемого процесса». Эта мысль была выразительно сформулирована Луи де Бройлем: «Эксперимент не должен сводиться к простому пассивному наблюдению. Он должен всякий раз, когда это возможно, активно вмешиваться в реальность, изменяя условия возникновения явлений, вопрошая природу строго определенным образом, так, чтобы видеть, каков будет ее ответ» [53, с. 162].
Использование эксперимента в научном познании придает его результатам такие важнейшие свойства как объективность, воспроизводимость и открытость новому. Нормой экспериментальных исследований, претендующих на достоверность получаемых результатов, является многократное повторение опыта. Его необходимость обусловлена требованием объективности получаемой информации. При однократном измерении какой-либо физической величины исследователь не получает точных сведений о ее значении. Это может быть связано с двумя причинами [148]. Во-первых, с неполнотой фиксируемых при проведении опытов условий (описания состояния физической системы) для однозначного определения результатов измерения физической величины (наблюдаемой). Во-вторых, сами свойства системы могут быть такими, что при повторении опытов наблюдаемые могут принимать различные значения. Объективной может быть признана информация, прошедшая соответствующую статистическую обработку. Более того, доверие к результату возникает лишь тогда, когда он подтверждается в различных лабораториях независимыми экспериментаторами.
Элементы методического обеспечения эксперимента в лекциях по курсу общей физики
Курс общей физики, являющийся основой физического образования, призван дать целостные, фундаментальные представления о содержании физических наук и принятых в них методах получения знаний. Важное место при этом принадлежит физическому эксперименту. Понимание содержания и роли эксперимента в научном познании выступает как необходимое условие овладения его методологией и присущим физике стилем мышления -достижения основных целей физического образования.
Ведущей формой учебного процесса, основным способом передачи знаний в курсе общей физики была и остается лекция. В методике обучения физики выделяются следующие ее основные функции [14]:
- информативная, проявляющаяся в изложении научных фактов, доказательств и выводов;
- ориентирующая и стимулирующая, которые реализуются посредством того, что среди научных данных лектор выделяет главное и тем самым привлекает к нему внимание студентов, побуждая их к изучению литературных источников, экспериментированию, нацеливает на самостоятельную работу.
- методологическая, состоящая в том, что при анализе физических теорий и гипотез, при рассмотрении современных научных проблем лектор раскрывает методы исследования, сравнивает и сопоставляет их, выясняет принципы научного поиска, его общие закономерности и специфику физики как предмета. - воспитательная и развивающая, которые состоят в том, что, раскрывая научное содержание лекции по физике, освещая ее методологические и другие аспекты, лектор формирует у студентов ценностное отношение к физике, развивает их логику рассуждений, доказательств.
В контексте современной концепции личностно-ориентированного обучения особое значение имеют лекции, предваряющие самостоятельную, в том числе, экспериментальную работу студентов. Лекция должна быть школой научного мышления, организующим началом самостоятельного научного поиска. Освещаемые на ней вопросы должны рассматриваться как повод для научного исследования.
Встает вопрос: в какой мере читаемые на факультетах физики вузов лекции по курсу общей физики выполняют свои функции в части формирования подходов к методическому обеспечению физического эксперимента?
Не претендуя на всеобъемлющую характеристику состояния дел (автор отдает себе отчет в наличии существенных различий в чтении лекций в разных вузах в силу различия традиций, научных интересов преподавателей и пр.), приходится признать, что методы эксперимента в лекционном курсе общей физики занимают весьма скромное место. Будучи построенным на современных учебниках, написанных главным образом физиками-теоретиками, содержание курса в его «экспериментальной части» ограничивается преимущественно результатами эксперимента, т.е. фактуальной составляющей эмпирических знаний, а методика эксперимента, если и излагается, то схематично, без необходимой для формирования экспериментальных умений детализации. Не спасает положение и демонстрационный эксперимент, который при всем его значении как фактора, воздействующего на умственную и эмоциональную деятельность человека, предъявляется студентам на лекциях, как правило, в готовом виде, так что его методическое обеспечение остается «за занавесом». Тем самым не только упускаются возможности полноценного формирования основ методологической компетентности учащихся, но и реализации существенного для курса общей физики потенциала интеграции эмпирических и теоретических знаний, которым обладает освоение методологической культуры физического эксперимента (гл. 1).
Следует отметить, что в этом отношении в значительной степени утрачены традиции, имевшиеся в российском физическом образовании. Достаточно обратиться к широко известному и основному в свое время Курсу Физики О.Д.Хвольсона, изданному в пяти томах [160]. Объем, отводимый здесь для описания методики эксперимента: приборам, установкам, методам эксперимента, во всяком случае, не уступает формализованной части Курса. Так, рассмотрению тепловых явлений в различных средах в третьем томе предшествует глава, посвященная термометрии, состоящая из 16 параграфов (60 страниц текста), в которых самым подробным образом описаны различные типы термометров, их калибрование, способы измерения высоких и низких температур; параграфы, посвященные методам определения коэффициентов расширения твердых тел, измерения теплоемкости (10 параграфов), термохимии, измерения теплопроводности твердых тел и т.д.
В настоящее время объем физических знаний, которые необходимо дать в курсе общей физики, настолько возрос, что столь подробное освещение методического аспекта экспериментов в теоретической части курса едва ли возможно. Однако принципиально важные для экспериментальной физики элементы должны даваться на лекциях на уровне, необходимом для применения.
При этом важно отметить несколько моментов. Во-первых, необходимость системного изложения основ методического обеспечения эксперимента. Часто практикуемое в лекциях по курсу общей физики фрагментарное изложение ключевых (исторических) экспериментов едва ли решает поставленную задачу. Во-вторых, целесообразность использования заданного подхода, предполагающего формирование новых для студентов знаний в процессе решения задач.
В-третьих, соответствие излагаемого материала уровню сформированности теоретических знаний и познавательных возможностей студентов.
Наконец, активный характер деятельности студентов по овладению основами экспериментальных методов физики, их вовлеченность в формирование необходимых представлений и понятий.
Эффективным методическим подходом к освоению учащимися подходами к проведению физического эксперимента представляются специальные лекции, посвященные элементам экспериментальных методов, читаемые в различных разделах курса общей физики после изложения лежащих в их основе принципов (возможно, в завершении раздела). В содержании таких лекций должны быть отражены в соответствующей последовательности и пропорциях все важнейшие элементы постановки эксперимента: физические основы, техническая реализация, области применения и принципиальные возможности экспериментальной методики.
Основой для построения предметного материала лекции может служить следующая схема: вопрос - задача - физический принцип -практическая реализация методики. Будучи построенной таким образом и координированной с лабораторным практикумом, лекция по существу представляет собой лекционное исследование, предваряющее самостоятельную деятельность студентов по постановке и проведению физического эксперимента, и обогащающее курс общей физики в его содержательном и процессуальном аспектах.
Организация и проведение педагогического эксперимента
Основная задача педагогического эксперимента состояла в проверке правильности гипотезы исследования.
В качестве критериев оценки эффективности методики формирования у студентов методологической компетентности в области экспериментальной физики выбирались следующие:
- полнота сформированности исследовательских умений методического обеспечения физического эксперимента;
- степень самостоятельности студентов при проведении экспериментальных исследований;
- степень проявления творческой активности студентов при экспериментальном решении задач.
Педагогический эксперимент проводился на факультетах физики ряда вузов: классических, технических и педагогических университетов (таблица 3.1) в 2002-2005гг. Генеральная выборка студентов составляла 480 человек.
Педагогический эксперимент включал в себя три этапа: поисковый, констатирующий и формирующий. Основные задачи, методы и результаты этих этапов педагогического эксперимента представлены в таблицах 3.2-3.4.
В ходе педагогического эксперимента представлялось, в первую очередь, необходимым проверить готовность как студентов, так и преподавателей к проведению занятий, ориентированных на освоение исследовательских умений методического обеспечения эксперимента.
Для этого следовало прежде всего оценить понимание преподавателями значимости поставленной задачи и степень владения студентами исследовательским методом экспериментального решения физических задач. Общее количество преподавателей, принявших участие в анкетировании составляло 55 человек.
Остановимся более подробно на методике констатирующего эксперимента. Она состоит в анкетировании студентов и преподавателей по целым блокам вопросов, которые позволяют выяснить следующее:
- уровень понимания студентов необходимости и степень владения ими исследовательскими умениями;
- профессиональные знания и умения преподавателей в части обучения методическим основам физического эксперимента как средства развивающего обучения;
- систематичность использования различных методических приемов, направленных на освоение студентами исследовательских умений методического обеспечения эксперимента;
- направленность личности студента и преподавателя на творческую деятельность;
- степень владения культурой экспериментальных исследований;
- готовность студентов заниматься экспериментальной исследовательской деятельностью.
В методике экспертной оценки (опрос преподавателей) дублировался ряд вопросов студенческой анкеты для проведения сравнительного анализа и выявления общего и специфического во взглядах респондентов на те или иные стороны учебно-исследовательской деятельности.
Анализ результатов анкетирования показал, что студенты достаточно высоко оценивают значение метода экспериментального решения задач в обучении. представлены диаграммы, иллюстрирующие оценку студентами значения экспериментального метода в обучении. Сравнение этих данных, отражающих мнение по данному вопросу студентов 2,3,4 курсов, выявляет изменение их отношения к значимости для них данного метода научного исследования. На 4-ом курсе существенно возросло число ответов, в которых метод экспериментального решения оценивается в личностном плане, с точки зрения его активного использования в своей деятельности. ? 2 курс 3 курс
1- способствует повышению объема и качества знаний;
2- помогает приобретать универсальные исследовательские навыки и умения;
3- развивает самостоятельность и уверенность в своих силах;
4- способствует развитию интеллектуальных и творческих способностей;
5- развивает умение находить выход из тупиковых ситуаций.
Анкетирование позволило также выяснить частоту поиска метода экспериментального решения задач. Результаты анализа ответов представлены в таблице 3.7. и говорят о том, что, как по мнению студентов, так и по мнению преподавателей, поиск метода физического эксперимента редко осуществляется на занятиях по общему курсу физики и специальным физическим дисциплинам. Одновременно можно сделать вывод, что есть резерв улучшения ситуации.
Похожие диссертации на Формирование исследовательских умений методического обеспечения эксперимента в физическом образовании
