Формирование ключевых компетенций учащихся при выполнении модульных лабораторных работ по физике в средней общеобразовательной школе Кириченко, Елена Александровна

Содержание к диссертации

Введение

Глава I. Теоретические основы разработки модульных лабораторных работ по физике с позиций компетентностного подхода 18

1.1. Компетентностный подход как основа модернизации современной системы образования 18

1.2. Умение проводить физический эксперимент и возможные пути его формирования на современном этапе 29

1.3. Ключевые компетенции, формируемые при выполнении лабораторных работ по физике 44

1.4. Модульно-компетентностный подход при организации учебно-познавательной деятельности учащихся в ходе выполнения лабораторных работ по физике 70

Выводы по главе I 98

Глава II. Методика формирования ключевых компетенций учащихся при выполнении модульных лабораторных работ по физике 100

2.1. Принципы разработки и структура модульных лабораторных работ по физике с использованием компьютерных моделей на основе компетентност-ного подхода 100

2.2. Особенности формирования умения проводить физический эксперимент и ключевых компетенций при выполнении лабораторных работ по физике в 7-11 классах 113

2.3. Работа с электронным модульным лабораторным практикумом по физике для 7-11 классов 134

Выводы по главе II 145

Глава III. Педагогический эксперимент 147

3.1. Организация педагогического эксперимента 147

3.2. Констатирующий и поисковый этапы эксперимента 159

3.3. Обучающий эксперимент 172

Выводы по главе III 191

Заключение 193

Библиография 195

Приложения 221

• Умение проводить физический эксперимент и возможные пути его формирования на современном этапе
• Модульно-компетентностный подход при организации учебно-познавательной деятельности учащихся в ходе выполнения лабораторных работ по физике
• Особенности формирования умения проводить физический эксперимент и ключевых компетенций при выполнении лабораторных работ по физике в 7-11 классах
• Констатирующий и поисковый этапы эксперимента

Введение к работе

Актуальность исследования. В настоящее время приоритетными направлениями развития школьного образования в России стали его демократизация, гуманитаризация, гуманизация, подготовка учащихся к жизни в изменяющихся условиях, формирование у них умения решать возникающие новые, нестандартные проблемы. Цели образования, как неоднократно подчеркивалось в документах ЮНЕСКО, связаны не только с «оптимизацией профессиональной мобильности», но и с созданием человеку условий «быть самим собой», «становиться», стимулируя «постоянное желание учиться и создавать себя». Общество заинтересовано в подготовке выпускников, обладающих не только предметными знаниями и умениями, но и системой ключевых компетенций, позволяющих решать с их помощью проблемы, возникающие в процессе жизнедеятельности.

Одной из приоритетных задач, стоящих сегодня перед системой школьного физического образования, является внедрение компетентностного подхода. Компетентностный подход по своей сущности личностно ориентирован и использует фундаментальные идеи, принципы, категории и технологии личностно ориентированного подхода. Основные идеи компетентностного подхода в школьном образовании отражены в исследованиях В.А. Болотова, С.Г. Воровщикова, В.В. Серикова, А.В. Хуторского, И.С. Якиманской и др.

Поскольку физика является основой научно-технического прогресса, значение физических знаний и роль физики непрерывно возрастают. Методы и средства физического познания востребованы практически во всех областях человеческой деятельности. Применение физических знаний и умений необходимо каждому человеку для решения практических задач повседневной жизни.

Физика – один из школьных предметов, традиционно играющих существенную роль в развитии учащихся, в формировании умения самостоятельно добывать знания и использовать их на практике. Это позволяет утверждать, что физика обладает значительным потенциалом для реализации компетентностного подхода. Существенный вклад в реализацию идей компетентностного подхода должна вносить такая специфическая составляющая физического образования, как лабораторный физический эксперимент. Умение проводить физический эксперимент можно рассматривать как компонент учебно-познавательной компетенции (классификация А.В.Хуторского), конкретизированной на предметной области обучения физике. Кроме формирования умения проводить физический эксперимент, изучение физики, как и любого школьного предмета, позволяет формировать ключевые компетенции (Концепция модернизации российского образования).

Проблемы формирования ключевых компетенций на занятиях по физике рассматривались в работах И.В.Васильевой, С.Ю.Горбатюк, В.Ю.Грук, О.П.Мерзляковой, А.Л.Наумова, Н.И.Сорокиной и др. Однако ни одно из исследований не решало проблему формирования ключевых компетенций в ходе выполнения лабораторных работ по физике, которые бы сочетали реальный и виртуальный физический эксперимент.

Перед лабораторными работами по физике в качестве основной стоит задача формирования умений учащихся проводить физический эксперимент, вместе с ним и во взаимосвязи должны формироваться ключевые компетенции, которые являются универсальными. Например, такие как овладение навыками самоопределения в ситуациях выбора, осознание ценности природы для человека, ценности физического эксперимента для познания природы и развития техники и технологий, значимости физического знания для человечества, умение принимать решения на базе физических знаний, брать на себя ответственность за их последствия.

Особенности формирования у учащихся в процессе обучения физике умения проводить физический эксперимент исследованы в работах классиков Л.И.Анциферова, В.А.Бурова, А.С.Еноховича, П.А.Знаменского, С.Е.Каменецкого, А.А.Покровского, С.Я.Шамаша и др., а также в работах современных исследователей С.В.Еремина, В.В.Клевицкого, Е.С.Кодиковой, Н.В.Кочергиной, А.В.Смирнова, С.В.Степанова и др. В них, в том числе, исследуются аспекты профилизации и индивидуализации обучения, формирования исследовательских умений, использования компьютерного эксперимента и т.п., однако ни в одной из них специально не рассматривалось формирование данного умения на современном уровне требований при выполнении лабораторных работ (т.е. включая частные умения работать с моделями физических процессов, проводить модельный компьютерный эксперимент) и во взаимосвязи с ключевыми компетенциями.

Констатирующий эксперимент показал, что существует необходимость совершенствования процесса формирования у учащихся средней общеобразовательной школы умения проводить физический эксперимент, т.к. уровень овладения им «на выходе» из школы недостаточен. Многие учащиеся выполняют лабораторные работы механически, не задумываясь над смыслом выполнения экспериментального исследования, над содержанием своих действий, их логикой необходимостью, не умеют их обосновать. Смысловые аспекты в лабораторных работах затрагиваются мало. Работа в микрогруппе из двух человек должна формировать у учащихся навыки коммуникации, обучать распределению обязанностей, чего часто не происходит (в лучшем случае – один учащийся выполняет эксперимент, другой записывает). Учителя в качестве причин этого отмечают стремление учащихся действовать с подсказкой учителя, неумение работать быстро, недостаточность теоретических знаний, нехватку оборудования и, как следствие, неумение работать с ним и т.п. Лабораторный компьютерный эксперимент используется от случая к случаю, что не позволяет в достаточной мере формировать умения как получать информацию с помощь современных технологий, так и вступать в коммуникации с интерактивными источниками. Большинство рассмотренных аспектов связаны с составляющими ключевых компетенций, задача формирования которых в школе пока не решена.

Таким образом, были выявлены противоречия:

между требованиями современной парадигмы образования, выдвигающей на первый план идеи получения «образования для жизни», развития учащихся на основе компетентностного подхода, и существующей педагогической практикой, ориентированной, в основном, на формирование знаний и умений;

между необходимостью формирования ключевых компетенций учащихся при обучении физике, в том числе – и при проведении лабораторных работ, и неразработанностью механизмов реализации потенциала лабораторных работ по физике в формировании этих компетенций.

Необходимость разрешения указанных противоречий определяет актуальность исследования и его проблему, которая состоит в поиске ответа на вопрос, какой должна быть методика формирования ключевых компетенций учащихся в процессе выполнения лабораторных работ по физике?

Объектом исследования является методика проведения лабораторного физического эксперимента в общеобразовательной школе.

Первичный анализ проблемы позволил предположить, что применение модульного подхода в лабораторном практикуме будет способствовать разрешению названных противоречий, так как позволит учащемуся в большей степени самостоятельно и активно овладевать умениями и компетенциями.

Предметом исследования является методика формирования ключевых компетенций учащихся при выполнении модульных лабораторных работ в процессе обучения физике в средней общеобразовательной школе.

Целью исследования является обоснование и разработка методики формирования ключевых компетенций учащихся при выполнении модульных лабораторных работ по физике в средней общеобразовательной школе.

Гипотеза исследования: эффективное формирование ключевых компетенций в процессе выполнения лабораторных работ по физике возможно, если

построить их в соответствии с модульной технологией, позволяющей организовать продуктивную самостоятельную работу учащихся, которая является обязательным условием формирования компетенций;

разработать методику реализации модульного обучения при выполнении лабораторных работ по физике на основе компетентностного подхода, предполагающую 1) постановку в лабораторных работах цели формирования конкретных ключевых компетенций, 2) включение в содержание работ не только реального физического эксперимента, но и виртуальных моделей физических процессов, позволяющих в большем объеме формировать информационную, коммуникативную и др. компетенции, 3) разработку модульных лабораторных работ и средств их реализации, которые позволят последовательно и систематично формировать ключевые компетенции на протяжении всего процесса обучения физике в 7-11 классах.

Задачи исследования:

1. 1. Проанализировать состояние проблемы формирования ключевых компетенций учащихся в процессе обучения физике и, в частности, при выполнении лабораторного физического эксперимента.

   2. Выявить и проанализировать основания и условия внедрения компетентностного подхода в систему школьного физического образования; провести анализ понятий «компетенция» и «компетентность», уточнить компоненты ключевых компетенций, формируемых при выполнении лабораторных работ по физике, уровни сформированности ключевых компетенций в процессе обучения физике.

   3. Выявить и уточнить принципы организации модульного обучения при изучении физики в средней общеобразовательной школе на основе компетентностного подхода и на их основе сформулировать принципы разработки модульных лабораторных работ по физике, определить основные средства реализации модульных лабораторных работ, описать их структуру и содержание.

   4. Разработать модель методики формирования ключевых компетенций учащихся при выполнении модульных лабораторных работ по физике.

   5. Определить особенности и содержание методики формирования ключевых компетенций учащихся в процессе выполнения лабораторных работ по физике.

   6. Проверить эффективность методики формирования ключевых компетенций при выполнении модульных лабораторных работ по физике в курсе физики общеобразовательной школы.

   Методологическую основу исследования составили идеи компетентностного подхода в обучении (О.М.Атласова, В.И.Байденко, А.В.Баранников, В.С.Безрукова, Т.В.Иванова, Б.Оскарссон, Дж.Равен, А.В.Хуторской, О.В.Чуракова, С.Е.Шишов и др.); теория и методика модульного обучения (Н.Б.Лаврентьева, П.И.Третьяков, Н.А.Шермадина, М.А.Чошанов, П.Юцявичене и др.); теоретические аспекты методики и техники учебного физического эксперимента (Л.И.Анциферов, Е.С.Кодикова, А.А.Покровский, С.В.Степанов, С.Я.Шамаш, Г.П.Стефанова и др.); теории личностного подхода в образовании (Е.В.Бондаревская, В.И.Данильчук, С.И.Десненко, В.В.Сериков, И.С.Якиманская и др.); теоретические аспекты применения компьютерных технологий в обучении физике (Г.А.Бордовский, Н.Н.Гомулина, Е.А.Дьякова, А.А.Ездов, В.А.Извозчиков, В.В.Лаптев, А.В.Смирнов, Е.С.Тимакина и др.).

   Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: анализ проблемы на основе изучения методологической, педагогической, психологической и методической литературы, анализ и обобщение педагогического опыта, синтез, теоретическое моделирование, компьютерное моделирование, опросно-диагностические методы (беседы, анкетирование и тестирование), констатирующий и формирующий педагогический эксперимент, методы математической обработки результатов.

   Научная новизна исследования состоит в том, что в нем:

   Обоснована целесообразность применения модульного подхода при формировании ключевых компетенций, связанных со спецификой физического познания, в процессе выполнения лабораторных работ по физике, предполагающих сочетание виртуального и реального экспериментов.

   Определены понятия: «модульная лабораторная работа», «электронный модульный лабораторный практикум», введен принцип компетентностно значимых содержания и способов деятельности в модульно-компетентностном подходе.

   Уточнено содержание компонентов ключевых компетенций, которые возможно формировать у учащихся в процессе выполнения лабораторных работ по физике.

   Определены принципы разработки модульных лабораторных работ по физике (системности, методического сопровождения, комплексности, структурного единства, диагностируемости результатов), на их основе создана модель модульной лабораторной работы по физике, выполнение которой направлено на формирование ключевых компетенций.

   Создана модель методики формирования ключевых компетенций при выполнении модульных лабораторных работ по физике.

   Разработана методика формирования ключевых компетенций учащихся при выполнении модульных лабораторных работ по физике (предполагающая двухэтапность процесса формирования, описание содержания ключевых компетенций в модуле в деятельностном виде, взаимосвязанное использование реального и виртуального экспериментов при выполнении лабораторных работ, варьирование их сочетания, исходя из условий учебного процесса, дифференцирование содержания заданий по уровню сложности). Основными средствами реализации методики являются модульные программы лабораторных работ по физике для 7-11 классов, электронный модульный лабораторный практикум (ЭМЛП) по физике для учащихся 7-11 классов.

   Теоретическая значимость результатов исследования состоит в том, что результаты исследования вносят вклад в развитие теоретических основ модульного обучения (модульно-компетентностного подхода) за счет:

   - обоснования целесообразности сочетания модульного и компетентностного подходов в организации и выполнении лабораторных работ по физике,

   - введения принципа компетентностно значимых содержания и способов деятельности в систему принципов модульного обучения;

   - разработки модели методики формирования ключевых компетенций при выполнении модульных лабораторных работ по физике;

   - уточнения принципов разработки модульных лабораторных работ по физике на основе компетентностного подхода – системности, методического сопровождения, комплексности, структурного единства, диагностируемости результатов;

   - введения принципов методического сопровождения, означающего, что к каждой лабораторной работе должны быть даны рекомендации и подобраны вариативные задания по формированию ключевых компетенций, и комплексности, предполагающего включение в модуль лабораторной работы реального и виртуального лабораторных экспериментов, которые могут выполняться одновременно или по выбору учителя.

   Практическая значимость результатов исследования заключается в разработке средств реализации методики формирования ключевых компетенций при выполнении модульных лабораторных работ по физике:

   модульной программы лабораторных работ,

   электронного модульного лабораторного практикума (ЭМЛП), включающего модульные лабораторные работы по физике для 7-11 классов средней общеобразовательной школы, предполагающего использование реального и компьютерного эксперимента,

   методических рекомендаций по использованию ЭМЛП.

   Использование разработанных учебно-методических материалов позволяет наряду с экспериментальными умениями формировать ключевые компетенции учащихся.

   Апробация идей исследования осуществлялась на V, VI и VII международных научных конференциях «Физическое образование: проблемы и перспективы развития» (Москва, МПГУ, 2006 г. 2007 г, 2008 г.); на X конференции стран Содружества «Современный физический практикум» (Астрахань, АГУ, 2008 г.); на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Актуальные проблемы взаимодействия науки и практики в развитии образования» (Краснодар, КубГУ, 2008 г.); на Всероссийской научно-практической конференции «Дидактико-методические аспекты современного урока» (Армавир, АГПУ, 2007 г.); на II и ІІІ региональных научно-практических конференциях «Проблемы современного физического образования: школа и вуз» (Армавир, АГПУ, 2007 г., 2009 г.); на региональной научно-практической конференции «Педагогический университет – школа: актуальные проблемы взаимодействия» (Армавир, АГПУ, 2007 г.); на научно-практической конференции «Научные исследования студентов» (Армавир, АГПУ, 2004 г.); на научно-практической конференции «Неделя науки в АГПУ» (Армавир, АГПУ, 2005 г., 2006 г.); на научно-методических, аспирантских семинарах и заседаниях кафедры теории и методики преподавания физики АГПУ (2004-2009 гг.).

   Внедрение результатов исследования проводилось с 2004 по 2009 годы на базе средних общеобразовательных учебных заведений гг. Армавира, Новокубанска, Краснодара и др. Краснодарского края.

   На защиту выносятся следующие положения.

   1. Лабораторные работы как составная часть процесса обучения физике обладают потенциалом для развития ключевых компетенций учащихся, т.к. предполагают разнообразную и активную самостоятельную деятельность учащихся по получению информации из разных источников и с помощью различных методов, в первую очередь – методов физики; способствуют развитию навыков коммуникации, т.к. предполагают работу в паре, работу с интерактивными источниками информации и т.п.; формируют у учащихся ценностное отношение к физическому эксперименту, к исследовательской деятельности, интерес к физическим процессам и явлениям природы.

   2. Эффективным средством формирования ключевых компетенций учащихся является модульная лабораторная работа по физике с использованием компьютерных моделей – это лабораторная работа, в которой учебный материал представлен в виде модуля с учетом педагогических условий, определяющих подбор и компоновку на модульной основе содержания, форм, методов и средств обучения, обеспечивающих достижение цели обучения. Электронный модульный лабораторный практикум (ЭМЛП)– это цифровой образовательный ресурс, представляющий собой модульную программу лабораторных работ по физике в электронном виде и содержащий модульные лабораторные работы-презентации (с использованием компьютерных моделей) со ссылками на типовые образовательные ресурсы, предназначенные для работы на компьютере, а также тесты для входного тестирования к каждой лабораторной работе.

   3. К принципам модульного обучения (системности, структурного единства, диагностируемости результатов) для более эффективной организации выполнения модульных лабораторных работ по физике на основе компетентностного подхода необходимо добавить принципы методического сопровождения (к каждой лабораторной работе должны быть даны рекомендации и подобраны вариативные задания по формированию ключевых компетенций), компетентностно значимых содержания и способов деятельности (материал урока должен способствовать формированию ключевых компетенций в специально организованной деятельности и с использованием специальных заданий на переформулирование цели, на сопоставление результатов реального и виртуального экспериментов, на взаимопроверку и т.п. и способов их выполнения – по алгоритму, использование только виртуальной модели эксперимента, сначала виртуальной модели, а затем – реального эксперимента или наоборот).

   4. Основой построения личностно-ориентированного учебного процесса является модель методики формирования ключевых компетенций учащихся при выполнении лабораторных работ по физике, предполагающая выбор учащимися уровня сложности блока эксперимента, уровня сложности заданий блока контроля, варьирование последовательности выполнения реального и виртуального экспериментов. Методика формирования ключевых компетенций учащихся при выполнении лабораторных работ по физике должна реализовываться на базе электронного модульного лабораторного практикума (ЭМЛП) и предполагает два этапа (основная и средняя (полная) школа). Методика включает описание содержания ключевых компетенций в модуле в деятельностном виде, методические рекомендации по взаимосвязанному использованию реального и виртуального экспериментов, варьированию их сочетания, исходя из условий учебного процесса, дифференцированные по уровню сложности задания. Это позволит последовательно формировать компоненты ключевых компетенций на достаточном уровне (в исследовании выделены три уровня сформированности: низкий – компетенция не сформирована (или сформированы лишь 1-2 ее компоненты), необходимый - сформированы основные компоненты ключевой компетенции, достаточный – сформированы все компоненты).

   Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений. Основной текст составляет 194 страницы. Работа включает 28 таблиц, 15 диаграмм, 14 рисунков, 4 схемы. В списке литературы 328 наименований.

   Умение проводить физический эксперимент и возможные пути его формирования на современном этапе

   Физика - наука экспериментальная, поэтому одной из важных предметных компетенций является экспериментальная, т.е. умение проводить экспериментальное исследование (физический эксперимент). Данное умение формируется в основном при выполнении лабораторных работ, но основы его закладываются и в ходе демонстрационного эксперимента. Умение проводить физический эксперимент можно рассматривать как центральное звено соответствующей предметной компетенции.

   Учебный физический эксперимент - это воспроизведение на уроке с помощью специальных приборов физического явления или процесса в условиях, наиболее удобных для наблюдения [103]. Он может проводиться учителем или учащимися. Лабораторные исследования обеспечивают познание учеником окружающего мира на основе собственных действий, они позволяют формировать такие важные личностные качества, как аккуратность; организованность, настойчивость в получении результата.

   Исследовательское экспериментальное умение (умение проводить физический эксперимент) - способ деятельности, включающий умственные и практические действия, соответствующие научно-исследовательской деятельности и подчиняющиеся логике научного исследования, направленные на решение экспериментальной задачи или проверку выдвинутой гипотезы [103]. Умение проводить физический эксперимент включает в себя и интеллектуальные умения и практические. К первой группе относятся умения: определять цель эксперимента, выдвигать гипотезы, подбирать приборы, планировать эксперимент, вычислять погрешности, анализировать результаты, оформлять отчет о проделанной работе. Ко второй группе относятся умения: собирать экспериментальную установку, наблюдать, измерять, экспериментировать.

   Формированию умения проводить физический эксперимент посвящены работы С.Е.Каменецкого [168], А.А.Покровского [93, 94, 95], А.В.Усовой [180, 181, 182, 268, 269], С.В.Степанова [168], и др., в том числе, с использованием компьютерных технологий - Л.И.Анциферова [12], Н.Н.Гомулиной [78], Е.В.Данильчук [90], А.А.Ездова [104], В.В.Клевицкого [143]. В.А. Извозчикова.[126], А.С. Кондратьева [151], В.В. Лаптева [150], [244] Смирнова А.В. и др.

   Исследование В.В. Клевицкого [143] посвящено методике организации учебного физического эксперимента с использованием компьютера как средства индивидуализации обучения в школе.

   В учебном пособии «Методика преподавания физики в 6-7 классах» С.Е.Каменецким и В.П.Ореховым рассмотрены типы лабораторных работ, особенности методики проведения, однако нет четкого выделения компонентов умения и этапов его формирования, не рассматривается возможность привлечения компьютерного эксперимента [180]. В более позднем пособии «Теория и методика обучения физике в школе» под редакцией СЕ. Каменец-кого и Н.С. Пурышевой [264] проведена более точная классификация лабораторных работ, описаны некоторые возможности компьютерного эксперимента, но не выделены компоненты умения проводить физический эксперимент, не рассмотрены способы проведения компьютерных лабораторных работ. В.В. Лаптев [150], введя понятие учебной компьютерной модели, существенно расширил классификацию моделей, предложенную Каменецким СЕ. и Солодухиным Н.А. [135].

   В работе Е.С Кодиковой дано определение исследовательского экспериментального умения, которое она определяет как способность ученика выполнять самостоятельно в ходе экспериментальной деятельности умственные и практические действия, соответствующие научно-исследовательской деятельности и подчиняющиеся логике научного исследования [147]. Ею определена структура экспериментальных умений, формируемых при выполнении учащимися лабораторных работ, которые она подразделяет на теоретические (определять цель эксперимента; формулировать проблему исследования; формулировать гипотезу исследования; проектировать эксперимент; производить оценку вариантов эксперимента и делать выбор оптимального; отбирать оборудование; осуществлять наблюдения; использовать таблицы, справочники, учебную и техническую литературу; анализировать результаты и делать выводы по работе), практические (собирать экспериментальные установки; измерять; вычислять; владеть тех 31 нологическими умениями; конструировать приборы) и организационно-коммуникативные (планировать работу; организовывать рабочее место; вести записи и делать зарисовки; оформлять отчет о работе; рационально использовать рабочее время, осуществлять самоконтроль за выполнением работы; сотрудничать), но не рассмотрены возможности и способы использования компьютерных лабораторных работ по физике.

   А.А. Ездов описал методику формирования общеучебных умений и достижения межпредметных целей в рамках курса физики с использованием компьютерных физических датчиков в школьном лабораторном эксперименте и методику организации различных видов учебной деятельности при изучении физики [104].

   Исследование Н.Н. Гомулиной посвящено проблеме применения новых информационных и телекоммуникационных средств в обучении астрономии и физике. Ею созданы компьютерные лабораторные работы по электродинамике, оптике, модели «On-line лаборатории по физике» и др. предложены модели учебной деятельности, использующие информационные и телекоммуникационные технологии, направленные на развитие познавательной самостоятельности учащихся (интерактивное моделирование, «Online лаборатория по физике», дистанционные олимпиады, компьютерные лабораторные работы, дистанционный урок) [78].

   Абсолютное большинство исследователей считают, что использование компьютерных технологий, в том числе, и компьютерных моделей, в учебном процессе, в частности - при проведении лабораторных работ по физике, имеет высокую эффективность.

   Модульно-компетентностный подход при организации учебно-познавательной деятельности учащихся в ходе выполнения лабораторных работ по физике

   Например, в 8-м классе при выполнении лабораторной работы № 8 «Сборка электромагнита и испытание его действия» идет работа с физико-техническим устройством, которое широко применяется, но кроме этого косвенно рассматривается «происхождение» магнитных свойств - протекание электрического тока. Кроме обеспечения осознания, влияния физики на развитие техники (через вопросы «Что позволяют делать электромагниты?», « Для каких целей используют на заводах электромагниты?», «Можно ли электромагнит, используемый на заводе для поднятия- больших грузов, заменить обычным постоянным магнитом? Почему?»), необходимо обсудить и проверить предельную нагрузку (силу) конкретного электромагнита («Любой ли железный предмет можно поднять?»), отсутствие магнитных свойств у многих тел, в том числе - металлов, отсутствие заметных магнитных свойств у электропроводки в квартире и т.п. Все это — знания о мире.

   3. Учебно-познавательная компетенция (УПК) - овладение общеучебными умениями и навыками (проводить исследование, составлять краткие записи, пользоваться формулами, проводить расчеты, делать выводы на основе наблюдений и экспериментов, производить описание объектов, явлений, процессов, овладеть измерительными умениями). Данная компетенция реализуется через: выполнение самого эксперимента (УЭ 2) - в котором-учащимся необходимо провести практическое исследование, получить опытные данные и вычислить значения необходимых величин, сделать выводы по работе на основе полученных данных, наблюдений и экспериментов; работу с теоретическим и справочным материалом (УЭЗ) - умение пользоваться справочниками для нахождения необходимых данных, выполнение входного и выходного контроля (УЭ1 и УЭ4). Например, в 9-м классе при выполнении лабораторной работы № 1 «Измерение ускорения тела при равноускоренном движении» учащиеся должны научиться вычислять, используя опытные данные (учащиеся измеряют расстояние s, пройденное шариком за три или четыре удара метронома и вычисляют время t движения шарика), ускорение, с которым скатывается шарик по наклонному желобу (зная расстояние s и время t его вычисляют по формуле: а=—), и его мгновенную скорость перед ударом о цилиндр (У= at). Здесь учащиеся развивают навыки работы с физическим оборудованием через выполнение реального (собирать установку по рисунку, учиться подбирать нужную длину желоба, чтобы шарик проходил его за четыре удара метронома, работать с собранной установкой), производить измерения и ставить эксперимент. Возможно использование компьютерной модели «Равноускоренное движение тела» (данный компонент УПК сопряжен с соответствующим компонентом ИК, отвечающим за умение работать с компьютерной моделью).

   4. Информационная компетенция (ИК) - овладение умениями самостоятельно отбирать, обрабатывать и передавать необходимую информацию физического характера: работать с реальными экспериментальными установками, компьютерными моделями физических объектов, изучать свойства объектов, явлений и процессов на их основе, представлять полученную информацию в разных видах - знаковом, табличном, графическом, формировать навыки обращения ученика с информацией, содержащейся в предмете физике и окружающем мире. Реализация данной компетенции происходит через выполнение заданий при работе с компьютерными моделями (УЭ2) и/или в реальном эксперименте (необходимо научить детей сравнивать реальные и идеальные ситуации, управлять экспериментальным процессом, моделировать его); через работу с теоретическим материалом (УЭЗ), с планом модуля (УЭ2) и с самим модулем (умение пользоваться печатными и электронными носителями информации). Например, в 9-м классе в ходе лабораторной работы № 1 «Измерение ускорения тела при равноускоренном движении» используется модель «Равноускоренное движение тела». Используя данную модель, дети должны понять, что означает знак «-» перед значением скорости и ускорения, для этого они выполняют задания, выясняя как изменяется движение спортсмена, представленного на модели, при изменении знака его скорости и ускорения, учатся определять координаты спортсмена через заданные промежутки времени, если известна его скорость и ускорение, при этом дети видят живой динамический пример бегуна, меняющего свою скорость и направление движения в зависимости от параметров скорости и ускорения, их знаков, кроме того, дети должны научиться понимать и строить графики на примере графиков зависимости координаты от времени и скорости от времени.

   5. Коммуникативная компетенция (КК) - овладение умениями работать в паре, в группе, овладение различными коммуникациями в соответствии с ролями в коллективе, группе. Овладение этой компетенцией производится через совместное выполнение лабораторной работы, так дети приучаются работать в паре, собирая установку, используя один на двоих компьютер. Кроме того, коммуникативная компетенция формируется при формулировании выводов - дети должны учиться правильно использовать в письменной речи физические термины, и при защите лабораторной работы. Данная компетенция тесно связана с СТК, отвечающим за умение исполнять различные социальные роли в паре, группе и коллективе от руководителя до исполнителя.

   6. Социально-трудовая компетенция (СТК) — формирование социальной активности и функциональной грамотности: умение принимать на себя различные роли в группе и коллективе - руководителя, исполнителя и т.п., работать в паре, самостоятельно; выполнять различные виды деятельно-стей - поиска информации, исследовательскую, практическую и т.д., умение переходить от одного вида к другому. При выполнении лабораторных работ формирование данной компетенции осуществляется следующим образом: на первых порах учитель корректирует распределение ролей - кто из учащихся проводит эксперимент, кто фиксирует результаты (по очереди), гипотезы, составление плана работы (или его изучение), расчеты и выводы формулируются самостоятельно. Если есть возможность провести измерения самостоятельно каждому учащемуся из пары - то возможно и полностью индивидуальное выполнение работы.

   7. Компетенция личного самосовершенствования (КЛС) - овладение базовым и углубленным уровнем образования по физике для понимания мира, формирование собственных системы ценностных ориентации и мировоззрения, умения и желания их отстаивать и развивать, развитие активности, самостоятельности, ответственности, мыслительных и творческих способностей. Овладевая определенными способами деятельности в собствен 56 ных интересах, учащийся проявляет направленную активность, обеспечивающую реализацию личностных смыслов. Для этого после выполнения лабораторной работы обсуждаются умения, которые были здесь необходимы, их полезность в других случаях. Учитель поддерживает стремление учащегося отстоять свое мнение, свои выводы по работе, способствует развитию его самостоятельности и ответственности, не выставляя оценку за списанную работу, приучая к анализу своей деятельности и ее результатов, предлагая дополнительные задания или предлагая учащимся самим их составить и выполнить, приветствуя «расширение исследований».

   Особенности формирования умения проводить физический эксперимент и ключевых компетенций при выполнении лабораторных работ по физике в 7-11 классах

   Ориентация на личностно-смысловую сферу реальна в школьной практике, если в процессе обучения обеспечивается: поддержка индивидуальности ребенка; создание условий для удовлетворения образовательных, культурных потребностей учащихся, для выбора содержания и направлений получения образования; содействие в развитии способов самореализации личности; поощряющий, стимулирующий характер взаимодействия преподавателя и учащихся.

   Вторая характеристика - включение опыта ребенка в образовательный прогресс. Значительное количество информации учащиеся приобретают за пределами процесса обучения и школы вообще. У них складывается неупорядоченное множество впечатлений, формируется индивидуальный опыт. Учебный процесс, к сожалению, в большинстве случаев к этому опыту индифферентен. Развитие учащегося в процессе обучения идет через постоянное обогащение, преобразование, рост и качественное изменение субъектного опыта и связанного с ним личностного смысла от утилитарно-прагматических (житейских), императивных до ценностных (философских). Задача преподавателя заключается в том, чтобы личный опыт учащихся включить в общую структуру содержания учебного занятия и некоторым образом регулировать его развитие, а также использовать как фактор изучения программного материала.

   Учителю необходимо стимулировать учащихся к актуализации их субъектного опыта, создавать условия для согласования его с общественным опытом. Актуализация субъектного опыта учащихся обеспечивается посредством реализации следующих аспектов процесса обучения: проблематизации содержания учебного занятия, совместного с детьми целеполагания и планирования деятельности в процессе обучения, создания эмоционального фона на уроке, постоянной рефлексии. В свою очередь, каждый из отмеченных аспектов осуществляется с использованием разнообразных педагогических техник. Третья характеристика - культивирование уникального опыта ребенка. Индивидуальное видение, языки постижений, чувствования, эмоциональные отклики, интенциональность - все подлинно субъективное должно, по мнению А.В.Петровского, быть оставлено в процессе обучения. [220]

   Нужно всячески выделять и поддерживать точность и тонкость жизненных наблюдений учащихся, практически исключая комментарии типа: «ошибочный ответ», «неправильный ответ», «неточное наблюдение» и т.п. Более того, необходимо признать, что ребенок имеет право на ошибку, т.е., в процессе обучения должны присутствовать ситуации, обеспечивающие возможность ребенку свободно ошибаться. В таком случае весьма уместны следующие слова преподавателя: «прекрасная ошибка», «неслучайная ошибка», «ошибка, которая ведет нас к истине», «спасибо, твое мнение дает нам пищу для размышлений» и др.

   Четвертая характеристика - признание ценности совместного опыта, ценности взаимодействия. По мнению Т.И.Шамовой [291], любая идея, которая рождается на учебном занятии, диалогична по своему происхождению. Данный факт необходимо осознавать и преподавателю, и учащимся.

   Совместный опыт доказывает ценность коллективной работы в образовательном процессе. «Люди приобщаются друг к другу, постигая единый для всех «предмет», и в тоже время они постигают этот предмет, лишь приобщаясь друг к другу», - пишет А.В.Петровский [220]. Индивидуальные различия проявляются лишь во взаимодействии с другими. Становится актуальным создание условий для развития у каждого учащегося умений и навыков работы в группе. Тем самым любая форма работы с учащимися (урок, семинар, коллективное творческое дело и др.) прежде всего, является коммуникативным событием.

   Пятая характеристика - построение процесса обучения на основе учета психофизиологических особенностей учащихся. И.С. Якиманская [307] отмечает, что для реализации личностно ориентированного подхода важно подбирать дидактический материал с учетом индивидуальных способов (словесного, знаково-символического, рисуночного и др.) проработки учебной информации.

   Шестая характеристика - переориентация процесса обучения на поста 73 новку и решение самими школьниками конкретных задач (познавательных, исследовательских, преобразующих, проективных и др.). Формулируя цель, учитель лишает учащихся определить цель своей деятельности. Такая деятельность не может быть успешной. Но в то же время; как отмечает Д.Г.Левитес [172], эта цель не может возникнуть у учащегося: автоматически - она должна быть выращена и осознана учащимся; с помощью учителя. Поставленные и осмысленные в этом случае цели представляют собой ориентиры дальнейших действий учащихся; Кроме того; необходимо чтобы учащийся мог определить мотивы своей деятельности; Благодаря этому ребенок осуществит процесс целеполагания как формирование предметной основы необходимой ему деятельности: ее мотивов, целей и задач.

   Седьмая характеристика; - изменение позиции педагога-информатора (контролера) на позицию координатора. Роль учителя в этом случае заключается. не в. передаче: знаний,- умений; навыков; а в организации соответствующей образовательной среды, обучаясь, т которой; ученик: опирается на личностный потенциал и соответствующую мето дику обучения: Обучение понимается как совместная деятельность ученика и учителя; которая направлена на- индивидуальную, самореализацию ученика и развитие: его личностных качеств в ходе освоенияшзучаемых дисциплин;

   С нашей точки зрения; наиболее востребованными являются технологии и методики, которые направлены, на развитие субъектности и самостоятельности обучающихся, такие как модульное обучение, проблемное обучение и технология проектирования; а также иные, способствующие развитию умений работать с различными источниками информации (в. частности, информационные);

   Констатирующий и поисковый этапы эксперимента

   Во-первых, в качестве основы формирования ключевых компетенций при выполнении лабораторных работ по физике мы» выбрали системный подход, отсюда вытекает принцип системности, который позволяет объединить разрозненные и не связанные между собой лабораторные работы в единую систему, направленную на формирование ключевых компетенций в единстве с экспериментальным умением (системообразующая связь). В качестве такой системы мы выбрали модульную программу, в нее входят макромодули лабораторного эксперимента в рамках темы и раздела курса физики, и она является подсистемой модульной программы изучения курса физики (в работе не рассматривается). Системный подход позволяет обеспечить последовательное и взаимосвязанное формирование ключевых компетенций при изучении раздела (темы) - учащийся приучается «видеть» ключевые моменты этого процесса, передвигаясь от этапа к этапу.

   Во-вторых, важным принципом является принцип методического сопровождения. Мы отмечали, что сегодня не существует методики формирования ключевых компетенций во взаимосвязи с умением проводить физический эксперимент при выполнении лабораторных работ, учитель не сумеет создать ее самостоятельно, нужны рекомендации, направляющие его деятельность. Поскольку существенным недостатком большинства компьютерных лабораторных работ является их «разномастность» и отсутствие каких-либо комментариев по «вплетению» в реальный урок (некоторые могут проводиться как один из этапов урока) - каждый учитель может проводить лабораторную работу «своим» образом и чаще всего для подтверждения уже изученного, в виде обычной работы с интерактивной моделью. Методическая поддержка должна облегчить и отчасти смоделировать деятельность учителя. В-третьих, к составлению модульных лабораторных работ необходимо подходить комплексно: поскольку разработанная нами система предполагает использование и реального, и компьютерного экспериментов, то необходимо в модульной лабораторной работе описать оба вида эксперимента таким образом, чтобы они составляли единое целое, направленное на формирование как действий экспериментального умения, так и указанных в задачах ключевых компетенций. При этом каждый вид эксперимента (компьютерный и реальный) должен обеспечивать формирование компонентов выделенных компетенций (учитель может использовать в ходе лабораторной работы оба эксперимента, только компьютерный или только реальный). В-четвертых, лабораторные работы в рамках разработанной нами программы должны иметь единую структуру (особенность модульного обучения). Каждый структурный элемент (элементы) каждой модульной лабораторной работы соответствует определенному учебному элементу. Единообразие представления материала позволяет сократить время на чисто «механическую», организационно-ознакомительную работу с содержанием и ходом работы и увеличить долю самостоятельности детей при работе с ней, при этом облегчая работу преподавателя. Объяснение детям принципа выполнения модульных лабораторных работ проводится на первых модульных лабораторных работах в 7-м классе. В-пятых, каждая лабораторная работа должна быть снабжена системой тестовых заданий, которая позволяет осуществлять входной тестовый контроль (компьютерный или нет), содержит контрольные задания на выходе из модульной лабораторной работы. Это обеспечивает диагностируемость результатов выполнения учащимися лабораторной работы. Кроме того, должна быть предусмотрена диагностика сформированности ключевых компетенций, для чего сформулировано их содержание (с учетом содержания лабораторных работ), определены показатели и уровни сформированности ключевых компетенций, разработаны необходимые средства их контроля. Контроль за сформированностью действий умения проводить физический эксперимент осуществляется на основе анализа деятельности, предусмотренной ходом работы. Итак, для каждого класса должна быть составлена модульная программа лабораторных работ по физике с использованием реального эксперимента и компьютерных моделей. Далее мы структурировали цели и содержание учебного материала на уровне модульных программ, самих работ и их учебных элементов, при этом структура интегрирующих и частных дидактических целей модульной лабораторной работы определяет структуру учебного материала в ней. Для продуктивной реализации методики модульного обучения при выполнении лабораторных работ по физике необходимо разработать: описание модульной программы (цели, задачи, формы, методы, оборудование и программно-методическое обеспечение); методическое руководство по ее использованию для педагога и учащихся; саму модульную программу лабораторных работ; перечень рекомендуемых для использования при работе с данной модульной программой электронных компьютерных изданий по физике с соответствующими ссылками; задания для трехступенчатой оценки результатов обучения (компьютерные тесты входного контроля по каждой модульной лабораторной работе, задания выходного контроля по каждой модульной лабораторной работе, и итоговый тест по всей модульной программе обучения) и диагностики сформированности ключевых компетенций, определить критерии сформированности экспериментального умения. При составлении модульной лабораторной работы с использованием компьютерных моделей мы опирались на следующий алгоритм, созданный на основе алгоритма О.Ю.Бурцевой [47]: - Формулировка темы лабораторной работы. - Определение интегрирующих и частных дидактических целей модульной лабораторной работы, заданных в виде формируемых ключевых компетенций, определение задач лабораторной работы в соответствии с компетентностным подходом в обучении. - Разделение учебного материала модульной лабораторной работы научебные элементы. — Подбор фактического и теоретического материала. — Подбор компьютерных моделей для эксперимента. — Разработка хода лабораторной работы. — Определение способов организации учебной деятельности учащихся на каждом этапе в соответствии с задачами формирования определенных ключевых компетенций и поставленной интегрирующей целью. — Определение форм и методов контроля достижения поставленных целей и задач модульной лабораторной работы. — Проектировка и представление модульной лабораторной работы в печатном и электронном виде. Существуют различные подходы к структурированию модулей. Модель модульной лабораторной работы, используемая нами, содержит следующие компоненты (УЭ): блок предварительного обобщения, блок входа, блок эксперимента, теоретический блок, блок выхода (таблица 2.1).

   Похожие диссертации на Формирование ключевых компетенций учащихся при выполнении модульных лабораторных работ по физике в средней общеобразовательной школе

   

   Формирование когнитивных умений у учащихся основной школы при выполнении домашней работы по физикеБурова Анна Викторовна

   

   Повышение эффективности самостоятельной работы по физике учащихся вечерних школ в условиях зачетной системы Самудинов Садатбек

   

   Дифференцированный подход при проведении лабораторных работ по физике в старших классах средней школы Дружинина Ольга Михайловна

   

   Реализация связи физики и трудового обучения в практике работы сельской школы Ратниекс Георгий Петрович

   

   Лабораторный практикум по методике обучения физике в системе подготовки студентов к работе в профильной школеСедельникова Ирина Владимировна

   

   Сочетание стилей обучения при формировании понятий в курсе физики основной школыКондаков Сергей Александрович

   

   Подготовка будущих учителей физики к формированию у учащихся средней школы представлений об историко-культурной составляющей физической науки Серебрякова Светлана Станиславовна

   

   Формирование методологических знаний в курсе физики основной школы на основе историко-научного подхода Зуева Александра Леонидовна

   

   Влияние применения электронных учебных модулей на формирование ключевых компетенций при обучении физике в основной школеТимакина Елена Сергеевна

   

   Влияние уровневой дифференциации обучения физике на формирование личности учащихся малокомплектной сельской школы Коршунова Ольга Витальевна