Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Формирование компетентности будущих учителей физики в области использования учебного физического эксперимента 12
1.1. Значение учебного физического эксперимента для достижения современных целей общего образования 12
1.2. Компетентность будущего учителя физики в области использования физического эксперимента в профессиональной деятельности 26
1.3. Факторы неопределенности условий будущей профессиональной деятельности студентов при использовании учебного физического эксперимента 36
1.4. Компетентность как способность действовать в условиях неопределенности 48
Выводы по первой главе 64
Глава 2. Методика формирования компетентности будущего учителя физики в области использования УФЭ 66
2.1. Систематизация «учебного физического эксперимента 66
2.2. Моделирование ситуаций неопределенности в процессе подготовки будущих учителей к использованию УФЭ 80
2.3. Модульно-рейтинговая технология формирования компетентности студентов в области использования учебного физического эксперимента 101
Выводы по второй главе 115
Глава 3. Организация и результаты проведения педагогического эксперимента 117
3.1. Организация педагогического эксперимента 117
3.2. Констатирующий и поисковый этапы педагогического эксперимента 121
3.3. Формирующий этап педагогического эксперимента 124
Выводы по третьей главе 135
Заключение 136
Библиографический список 138
Приложения 161
- Компетентность будущего учителя физики в области использования физического эксперимента в профессиональной деятельности
- Систематизация «учебного физического эксперимента
- Модульно-рейтинговая технология формирования компетентности студентов в области использования учебного физического эксперимента
- Формирующий этап педагогического эксперимента
Введение к работе
Актуальность исследования. Наиболее характерной проблемой современного этапа модернизации российского высшего педагогического образования является подготовка учителей, готовых адаптироваться к условиям быстро меняющегося информационного общества, способных самостоятельно ставить и решать профессиональные задачи. Современное профессиональное образование должно обеспечить полноценную подготовку специалиста к решению будущих проблем, прогнозировать которые можно лишь с некоторой долей вероятности.
Способность специалиста быстро адаптироваться к изменяющимся условиям профессиональной деятельности, принимать решение при недостатке необходимой информации является одним из главных признаков его профессиональной компетентности.
В настоящее время в профессиональном обучении широко используется компетентностный подход, одно из основных преимуществ которого заключается в подготовке специалиста к практическому использованию полученных знаний при решении возникающих проблем, в том числе, и тех, решение которых ему ещё неизвестно. Именно поэтому требования государства к результатам освоения основных образовательных программ педагогического направления выражаются в перечислении базовых компетенций, которыми должен владеть педагог.
Подготовке компетентных учителей физики должно уделяться особое внимание, так как естественнонаучная составляющая образования школьников является основным фактором, определяющим дальнейшие темпы научно-технического развития страны, ее конкурентоспособность на мировой арене.
Одна из базовых компетенций будущего учителя физики связана с его деятельностью по использованию в учебном процессе физического эксперимента, являющегося источником знаний, критерием достоверности физических закономерностей, средством развития мышления школьников и формирования их практических умений.
Различные аспекты использования возможностей учебного физического эксперимента (УФЭ) являлись в разное время предметом исследования многих ученых: Л.И. Анциферова, Б. М. Игошева, В.В. Майера, И.В. Клевецкого, Г.Г. Никифорова, Т. Н. Шамало, В. Ф. Шилова и многих других. В различных исследованиях убедительно доказывается, что средствами физического эксперимента возможно достижение современных образовательных целей: развитие интеллекта учащихся (А. В. Усова, Т. Н. Шамало), формирование ключевых компетенций школьников (П. В. Зуев), формирование современного научного мировоззрения (Н. В. Шаронова) и др.
Однако, аспект, связанный с подготовкой будущего учителя физики к реализации развивающего потенциала натурного УФЭ в современных условиях, рассмотрен явно недостаточно. Среди таких исследований можно привести лишь работу И. А. Ильдяева, которая посвящена вопросам подготовки студентов к проведению школьного физического эксперимента в процессе организации учебно-исследовательской работы.
Непрерывное развитие технической базы физического эксперимента и пополнение ее современными техническими средствами, развитие информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) и их широкое применение в образовательном процессе приводят к тому, что система профессионального обучения должна готовить молодых специалистов к работе в постоянно изменяющихся условиях. В связи с этим, использование компетентностного подхода оказывается весьма актуальным и целесообразным для решения проблем подготовки будущих учителей физики к профессиональной деятельности в области учебного физического эксперимента в динамично изменяющихся и противоречивых условиях современной школы, поскольку компетентность учителя физики предполагает, прежде всего, его способность эффективно действовать при недостатке необходимой информации и дефиците времени.
Изложенное выше позволяет выделить следующие противоречия:
- на социально-педагогическом уровне – между социальным заказом общества на подготовку педагогов к работе в постоянно меняющихся условиях профессиональной деятельности и недостаточной готовностью системы профессионального педагогического образования к выполнению этого заказа;
- на научно-педагогическом уровне – между возросшими техническими и методическими возможностями УФЭ для решения актуальных образовательных задач и недостаточной разработкой теоретических основ для создания методики формирования компетентности будущих учителей по использованию физического эксперимента в процессе обучения;
- на научно-методическом уровне – между необходимостью подготовки будущих учителей физики к реализации УФЭ в учебном процессе и недостаточной разработанностью методики подготовки студентов к использованию физического эксперимента в современных непрерывно изменяющихся условиях профессиональной деятельности.
Необходимость разрешения названных противоречий обусловливает актуальность данного исследования, а также определяет его проблему: как подготовить учителей физики, компетентных в области использования учебного физического эксперимента? Это обусловило выбор темы «Формирование компетентности будущего учителя физики в области использования учебного физического эксперимента».
Объект исследования: процесс подготовки будущих учителей физики в педагогическом вузе.
Предмет исследования: подготовка учителя физики, компетентного в области использования учебного физического эксперимента.
Цель исследования: научное обоснование и разработка методики формирования у будущих учителей физики компетентности в области использования учебного физического эксперимента.
Гипотеза исследования: формирование компетентности будущих учителей физики в области использования учебного физического эксперимента будет эффективным, если:
- выделить основные компетенции как компоненты структуры компетентности в области использования учебного физического эксперимента;
- выделить основные факторы, обусловливающие неопределенность условий предстоящей профессиональной деятельности учителя при использовании физического эксперимента;
- разработать методику создания ситуаций неопределённости, моделирующих условия, которые не могут быть точно спрогнозированы при подготовке учителей в педвузе;
- конструировать содержание профессиональной подготовки на основе применения технологии модульного обучения в соответствии с выделенными компетенциями, а учебную деятельность студентов организовывать с использованием ситуаций неопределённости.
Для достижения поставленной цели и проверки выдвинутой гипотезы были сформулированы задачи исследования:
1. На основе анализа педагогической, научно-методической литературы определить структуру компетентности будущего учителя физики в области использования УФЭ.
2. Проанализировать условия реализации УФЭ и выявить основные факторы, определяющие изменения условий деятельности учителя физики при использовании физического эксперимента.
3. Провести систематизацию видов учебного физического эксперимента по различным основаниям с целью более полной и целостной подготовки студентов к реализации потенциала УФЭ в образовательном процессе.
4. Разработать методику формирования компетентности в области использования УФЭ в процессе профессиональной подготовки студентов.
5. Осуществить экспериментальную проверку разработанной методики в учебном процессе педагогического вуза.
Для решения поставленных задач были использованы следующие методы исследования: теоретический анализ проблемы, изучение философской, психолого-педагогической и методической литературы, проектирование, моделирование методической подготовки к профессиональной деятельности при применении УФЭ, анкетирование, беседы, наблюдения, метод экспертных оценок, методы математической статистики при обработке результатов педагогического эксперимента (констатирующего, поискового и формирующего).
Методологической основой исследования являются:
– психологическая теория деятельности (А.В. Брушлинский, В.В. Давыдов, А.Н. Леонтьев, С.Л. Рубинштейн);
– теория профессиональной деятельности (В.А. Сластенин, М.С. Каган, Е.А. Климов, Т.В. Кудрявцев, А.К. Маркова, В.А. Якунин);
– компетентностный подход в образовании (Э.Ф. Зеер, И. А. Зимняя, Н.Ф. Радионова, А.П Тряпицина, А. В. Хуторской);
– концепция развивающего обучения (Н.М. Зверева, И.Я. Ланина, Т.Н. Шамало);
– концепция проблемного обучения (И.Я. Лернер, Р.И. Малафеев, М.И. Махмутов).
Теоретическими основами исследования являются:
– результаты теоретических исследований в области теории и методики обучения физике (С.Е. Каменецкий, Н.С. Пурышева, А.В. Усова);
– результаты теоретических исследований по формированию ключевых компетенций в процессе обучения физике (П.В. Зуев, О.П. Мерзлякова);
– теория использования физического эксперимента в процессе обучения (А.И. Анциферов, Т.Н. Шамало, А.А. Шаповалов):
– теория подготовки будущих учителей физики к реализации УФЭ
(Е.А. Румбешта, И.А. Ильдяев, Е. Б. Петрова);
– результаты теоретических исследований по организации модульно-рейтингового обучения (Б.М. Игошев, М.А.Чошанов, Н.Е. Эрганова, П.А. Юцявичене);
– результаты теоретических исследований по методам обработки результатов педагогического исследования (Ю. М. Нейман, Б. Е. Стариченко,
Н. П. Чепелев).
Логика исследования включала следующие этапы: изучение психолого-педагогической, учебной и научно-методической литературы; обоснование цели и гипотезы исследования, постановка задач исследования; выявление путей решения поставленных задач; разработка методики формирования компетентности будущего учителя физики в области использования УФЭ; организация и проведение педагогического эксперимента; количественный и качественный анализ его результатов.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
1. В отличие от работы И. А. Ильдяева, в которой рассматривается подготовка студентов к применению физического эксперимента в профессиональной деятельности путем организации их учебно-исследовательской работы, в настоящем исследовании решается проблема формирования компетентности будущих учителей физики в области использования УФЭ на основе моделирования предстоящей профессиональной деятельности студентов с учетом неопределенности будущих условий работы.
2. Определена структура компетентности будущего учителя физики в области использования УФЭ, включающая компетенции: в области основного оборудования школьного кабинета физики; в области ученического физического эксперимента; в области демонстрационного эксперимента; в руководстве учебной деятельностью учащихся во время УФЭ; в области охраны труда и техники безопасности.
3. Выделены уровни масштабности изменений (глобальный, национальный, школьный, классный и индивидуальный), влияющих на неопределенность будущих условий работы учителя физики по использованию УФЭ в учебном процессе, и факторы, обусловливающие эти условия.
4. Разработана методика формирования компетентности в области использования УФЭ, основанная на конструировании содержания подготовки будущих учителей в соответствии с выделенными компетенциями и моделировании их предстоящей профессиональной деятельности c использованием ситуаций неопределенности.
Теоретическая значимость исследования:
1. Введено понятие компетентности в области использования УФЭ как владение будущим учителем физики комплексом компетенций, определяемых по умению реализовать УФЭ в условиях неопределенности.
2. Предложена систематизация видов учебного физического эксперимента, учет и использование которой позволяют наиболее полно моделировать будущую профессиональную деятельность учителя физики по использованию эксперимента в учебном процессе.
3. Предложены обобщенные структуры деятельности студента по проведению УФЭ при выполнении заданий с неопределенностью на классном, школьном и национальном уровнях.
Практическая значимость исследования состоит в том, что теоретические положения доведены до уровня практического применения:
1. Создана модульная программа курса «Учебный физический эксперимент», состоящая из трех основных модулей: оборудование школьного кабинета физики, ученический физический эксперимент, демонстрационный физический эксперимент.
2. Предложена балльно-рейтинговая система оценивания результатов деятельности студентов при изучении курса «Учебный физический эксперимент», позволяющая прогнозировать успешность их профессиональной деятельности по использованию натурного эксперимента в дальнейшей педагогической практике учителя физики.
3. Создан учебно-методический комплекс, включающий теоретический и практический учебный материал, комплекс заданий с неопределенностью условий, применение которого позволяет формировать компетентность студентов в области использования УФЭ.
Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялась в процессе экспериментальной работы в Восточно-Сибирской государственной академии образования (ранее Иркутский государственный педагогический университет).
Материалы исследования докладывались и обсуждались на следующих конференциях: на Всероссийской научно-практической конференции «Учебный физический эксперимент: Актуальные проблемы. Современные решения» (г. Глазов, 2002, 2005, 2010 гг.); на Российской научно-практической конференции «Современные проблемы естественно-научного образования»
(г. Иркутск, 2002, 2003 гг.); на Всероссийской научной конференции ВНКСФ-8 (Екатеринбург, 2002), на Международной конференции «Проблемы физического образования в средней и высшей школе» (г. Рязань, 2002г.); на Российской научно-практической конференции «Обучение физике и астрономии в контексте современных педагогических технологий» (г. Иркутск, 2005, 2007 гг.); на XIV Региональной научно-практической конференции «Содержание математического образования в профильных классах с учетом единого государственного экзамена. Современные информационные образовательные технологии» (г. Иркутск, 2007); на VII Международной научно-методической конференции «Физическое образование: проблемы и перспективы развития» (г. Москва, 2008 г.); на XIII Всероссийской научно-практической конференции «Обучение физике в свете комплексной модернизации общего среднего и профессионального образования», (г. Иркутск, 2009 г.).
Достоверность и обоснованность результатов исследования и сформулированных на их основе выводов обеспечиваются: целостным подходом к решению проблемы, соблюдением логики научного исследования, непротиворечивостью полученных результатов основным психолого-педагогическим и методическим теориям; использованием адекватных статистических методов обработки экспериментальных данных для подтверждения на качественном и количественном уровнях достоверности выдвинутой гипотезы; обсуждением результатов исследования на конференциях различного уровня.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Основными структурными элементами компетентности учителя физики в области использования УФЭ являются следующие компетенции: в области основного оборудования школьного кабинета физики; в области ученического физического эксперимента (фронтальных лабораторных работ, работ физического практикума, домашних экспериментальных работ); в области демонстрационного эксперимента; в руководстве учебной деятельностью учащихся во время проведения УФЭ; в области охраны труда и техники безопасности.
2. Факторы, обусловливающие неопределенность условий предстоящей профессиональной деятельности учителя при использовании УФЭ, можно классифицировать по масштабности вызывающих их изменений:
на глобальном уровне, который отражает факторы мирового масштаба (развитие физики, ее интеграция с другими науками, совершенствование техники и др.);
на национальном уровне, включающем факторы, связанные с российской системой образования (изменение целей обучения физике, содержания, развитие педагогических технологий, обновление учебно-технического комплекса школьного кабинета физики и др.);
на школьном уровне, содержащем факторы, связанные с особенностями образовательных учреждений (тип учреждения, целевые образовательные установки, материально-техническое оснащение и др.);
на классном уровне, включающем факторы, связанные с неоднородностью контингента учащихся одного класса;
на индивидуальном уровне, содержащем факторы, связанные с личностными характеристиками и познавательными потребностями учащихся.
3. Формирование компетенций студентов в области использования УФЭ целесообразно осуществлять на основе моделирования их предстоящей профессиональной деятельности посредством создания возможных ситуаций неопределённости, которые могут возникнуть под влиянием факторов, изменяющих условия работы учителя.
4. Формирование компетентности будущих учителей физики в области использования учебного физического эксперимента будет эффективным при конструировании содержания профессиональной подготовки на основе применения технологии модульного обучения в соответствии с выделенными компетенциями и при организации учебной деятельности студентов с использованием ситуаций неопределённости.
Структура диссертации: диссертация содержит введение, три главы, заключение, библиографический список и 8 приложений.
Компетентность будущего учителя физики в области использования физического эксперимента в профессиональной деятельности
В предыдущем параграфе было показано, что учебный физический эксперимент не только не утратил своей значимости, но и обладает большим потенциалом для достижения современных целей физического образования. Следовательно, существует необходимость готовить будущих учителей физики к использованию всех возможностей УФЭ для организации эффективного процесса обучения.
Для того чтобы организовать процесс подготовки студентов к использованию УФЭ на современном уровне необходимо определить его содержание. Проанализируем содержание государственных образовательных стандартов, программ по методике обучения физике, учебных пособий в области методики и техники школьного физического эксперимента таких авторов как Л. И. Анциферов, В. А. Буров, Б. С. Зворыкин, С. Е. Каменецкий, А. А. Мар-голис, И. М. Пищиков, А. А. Покровский, И. М. Румянцев, С. В. Степанов,
A. В. Смирнов и т.д. [8, 27, 29, 96, 122, 161]; материалы диссертационных работ следующих авторов: С. В. Анофриковой, И.А. Ильдяева, Е.А. Румбешты, B. Я. Синенко, Т. Н. Шамало и др. [7, 73, 178, 184, 211].
В результате анализа мы выделили пять основных направлений деятельности учителя физики в области использования УФЭ:
1) организация и поддержание безопасных условий в процессе обучения физике; 2) использование и поддержание в рабочем состоянии учебного оборудования;
3) руководство учебной деятельностью учащихся во время УФЭ;
4) организация и проведение ученического физического эксперимента;
5) организация и проведение демонстрационного эксперимента. Реализация каждого направления будущим учителем возможна только при обладании им совокупностью знаний, умений, опыта деятельности и ценностно-смысловых ориентации. В связи с этим мы считаем возможным каждое направление деятельности связать с определенным видом компетенции в области использования УФЭ.
Совокупность компетенций в одной области можно назвать компетентностью в области использования УФЭ.
Вышесказанное позволило нам построить структуру компетентности будущего учителя физики (таблица 2):
1. Компетенция в области охраны, труда и техники безопасности: знание основных положений, включенных в документы по охране труда; знание правил техники безопасности; умения рационально организовать учебный процесс, соблюдая-эти правила при выполнении УФЭ.
2. Компетенция в области основного оборудования школьного кабинета физики (далее ШКФ): знание оборудования и умение пользоваться" им; умения использовать имеющиеся средства для получения информации о приборах и новых разработках, реализовывать УФЭ с помощью имеющегося оборудования, внедрять новое оборудование в процесс обучения физике, создавать новые экспериментальные установки с учётом необходимости замены приборов, использовать возможности самодельных приборов.
3. Компетенция в области ученического физического эксперимента (фронтальных лабораторных работ, работ физического практикума, домашних экспериментальных работ): знание методики ученического эксперимента, владение методикой его организации, осознание его значимости, способность проектировать и реализовывать использование ученического эксперимента в учебном процессе.
4. Компетенция в области демонстрационного эксперимента (далее ДЭ): осознание его значимости, знание методики ДЭ, владение техникой его проведения; умение проводить ДЭ, раскрывать его связь с теоретическим материалом; способность проектировать и конструировать демонстрационные установки.
5. Компетенция в руководстве учебной деятельностью учащихся во время подготовки и проведения УФЭ: знание системы УФЭ и осознание ее значимости для учебной деятельности; способность сделать выбор вида и метода проведения УФЭ в зависимости от поставленных дидактических задач, организовать познавательную деятельность учеников при проведении физического эксперимента в школе и дома, контролировать ее и оценивать.
Далее необходимо определить, позволит ли формирование названных выше компетенций подготовить будущих учителей физики к реализации УФЭ в соответствии с базовыми компетенциями педагога.
В государственном стандарте высшего профессионального образования нового поколения для педагогического направления в качестве требований к результатам освоения основных образовательных программ выступают базовые компетенции педагога (2009 г.) [201]:
1. Общекультурные компетенции (ОК).
2. Общепрофессиональные компетенции (ОПК).
3. Профессиональные компетенции (ПК): в области педагогической и в области культурно-просветительскойдеятельности.
Общекультурная компетенция - это способность человека ориентироваться в пространстве культуры, она включает знаниевую составляющую: представление о научной картине мира, знание основных научных достижений, представление о художественных ценностях и т.д. (В. Ю. Пузыревский) [166].
В словаре В. И. Даля говорится о том, что формирование общекультурных компетенций, у будущего педагога ориентирует на непрерывное саморазвитие его личности в плане наиболее полного усвоения культурных ценностей и приобщения к ним личности обучаемого через различные виды деятельности [47].
Обгцепрофессионалъные компетенции определяют инвариантный состав полномочий и задач специалистов всех видов профессий и включают в свой состав следующие виды компетенций: познавательные; ценностно-ориентационные; коммуникативные; технико-технологические; эстетические; физические.
Формирование общепрофессиональных компетенций позволяет студентам связывать свою дальнейшую деятельность не только с профессией учителя, а целым спектром профессий, для которых важны компетенции именно этой группы.
Профессиональные компетенции педагога, по мнению В. А. Адольфа, это сложное образование, включающее комплекс знаний, умений, свойств и качеств личности, которые обеспечивают вариативность, оптимальность и эффективность построения учебно-воспитательного процесса [3].
Процесс формирования ПК у будущих учителей является первоочередной задачей профессионального образования, на базе которой решаются и остальные.
Профессиональная компетенция — это способность работника качественно и безошибочно выполнять свои профессиональные функции, как в обычных, так и в экстремальных условиях, успешно осваивать новое и быстро адаптироваться к изменяющимся условиям (В. Р! Веснин) [32].
О качестве подготовки будущего педагога свидетельствует степень сформированостиу него тридцати двух базовых компетенций. Формирование большей части из них может происходить во время освоения методики и техники школьного физического эксперимента. К немногочисленным исключениям можно отнести, пожалуй, владение одним из иностранных языков на уровне, позволяющем получать и оценивать информацию в области профессиональной деятельности из зарубежных источников (ОК-10). Хотя, при-подготовке постановки экспериментов студентами весьма полезным представляется анализ информации на английском языке, что позволяет использовать практически весь информационный-потенциал Интернета1, а не только его составляющий Рунет.
Приведем несколько примеров формирования базовых компетенций педагога при проведении УФЭ.
Систематизация «учебного физического эксперимента
В. первой главе проанализированы условия профессиональной деятельности будущих учителейї физики т выделены- пятнадцать факторов, определяющих степень .неопределенности.: условий реализации учебного физического эксперимента
Готовность, к предстоящей: педагогической? деятельности: в условиях влияния этих факторов и? будет определять компетентность учителя поэтому необходимо1 системное! рассмотрение: всех- возможных! ситуаций неопределенности; которые создаются прш проведении УФЭ; для этого необходимо провести анализ и систематизацию его содержания..
Под физическим; экспериментом? мы .будем? понимать наблюдение и анализ; исследуемых явлений в определенных условиях, позволяющих следить за ходом явлениями воссоздать его; всякий) раз при фиксированных условиях,(А. А. Покровский), [78];.
Учебным физическим; экспериментом. назовем, физический эксперимент; проводимый с дидактическими целями. Анализ работ Л. И. Анциферова, А. А. Быкова, П. В. Зуева, О. Ф. Ка-бардина, В. Е. Казенаса, С. Е. Каменецкого, В. В. Клевицкого, М. Г. Ковтуно-вича, Е.С. Кодикова, О. Г. Ревинской, А. В. Смирнова, С. В. Степанова, А. В. Усовой, Т. Н. Шамало и многих др. позволил нам выделить следующие основания-для классификации УФЭ:
- по разделу школьного курса физики;
- по организационным формам;
- по субъекту деятельности;
- по продолжительности эксперимента;
- по экспериментальной цели;
- по дидактической задаче эксперимента;
- по характеру учебной деятельностиучащихся;
- по методу проведения экспериментаучителем;
- по оборудованию, используемому в эксперименте;
- по роли компьютера в эксперименте;
- по организации коммуникативного взаимодействия между учениками;
- по степени самостоятельностиучащихся при проведении эксперимента;
- по месту проведения эксперимента;
Определим виды УФЭ в соответствии с выделенными основаниями и проанализируем степень неопределенности условий каждой группы экспериментов, объединенных единым1 основанием при классификации. Это позволит нам в дальнейшем целенаправленно и системно создавать ситуации неопределенности, максимально-возможно моделирующие всю полноту различных практических затруднений в постановке физического эксперимента.
I. По разделам школьного курса физики можно провести следующую классификацию УФЭ:
- физический эксперимент по механике;
- физический эксперимент по молекулярной физике;
- физический эксперимент по электродинамике;
- физический эксперимент по квантовой физике. При необходимости эксперимент может быть классифицирован более подробно, по темам школьного курса физики.
Проведение эксперимента названой группы, в первую очередь, связано с отбором содержания опытов. Под воздействием факторов, оказывающих влияние на содержание УФЭ, будут создаваться неопределенные ситуации. Выделим эти факторы.
- развитие физики и техники (если в недалеком прошлом основным источником света в опытах по оптике были лампочки различного вида, свечки, то сейчас широкое распространение получили лазеры и светодиоды; если в течение длительного времени в физическом эксперименте использовались аналоговые измерительные приборы, то сейчас им на смену приходят цифровые и т.п., а к моменту начала работы молодого учителя могут появиться новые приборы, которых сейчас еще нет);
- материально-техническое обеспечение физического кабинета (наличие оборудования по тому или иному разделу школьного курса физики может значительно отличаться, что требует от учителя принятия новых решений для постановки УФЭ при переходе к новой теме).
II. В группе УФЭ по организационным формам можно выделить четыре вида эксперимента:
- демонстрационный эксперимент - это вид физического эксперимента, воспроизводимого учителем на демонстрационном столе с помощью специальных приборов для одновременного восприятия всеми учащимися класса;
- фронтальные лабораторные работы - это вид однотипного физического эксперимента, выполняемого в процессе изучения программного материала одновременно всеми учащимися на одинаковом оборудовании;
- физический практикум - совокупность практических работ, выполняемых учащимися по завершению отдельных разделов курса, как правило, на более сложном оборудовании и с большей долей самостоятельности в сравнении с фронтальными лабораторными работами;
- домашние экспериментальные работы - простейший вид физического эксперимента, который выполняется учащимися oMaj вне школы на подручном оборудовании без непосредственного руководства учителя.
Каждый из указанных видов УФЭ имеет свои особенности, и именно они определяются условиями неопределенности в практической деятельности учителя.
Во-первых, возможность проведения каждого из этих видов физического эксперимента обусловливается оборудованием, которое имеется в распоряжении учителя и учащихся;
Во-вторых, проведение УФЭ этой группы,зависит от контингента учащихся и от наполняемости класса:
Например, при базовом уровне подготовки учащихся- их большом .количестве в классе ил при наличии двух шаров для взвешивания воздуха выполнение работы по определению молярной массы воздуха можно провести в форме:демонстрационного эксперимента, а;при.достаточном количестве ша-ровэта работа может проводиться как фронтальная, (групповая) лабораторная работа:
III. В группе УФЭ, классифицированному по субъекту деятельности, выделяется два вида эксперимента;:
1) эксперимент, проводимый учителем;
2) эксперимент, проводимый учащимися.
Выбор; субъекта деятельности определяет особенности всей дальнейшей .работы: по подготовке и проведению физического эксперимента, так как методика и техника проведения каждого из названых видов имеет значительные отличия: по организации, по; используемому оборудованию, по степени безопасности и т.д.
К первому виду эксперимента относятся, те организационные формы, которые единолично: проводятся учителем. Например, демонстрационный эксперимент.
Ко второму виду относится эксперимент, в проведении которого принимают участие школьники. Например, фронтальные лабораторные работы и т.п. IV. По продолжительности эксперимент можно условно разделить на три вида:
- кратковременный эксперимент, который может быть осуществлен в пределах одного этапа (фрагмента) урока;
- урочный эксперимент, проводимый в течение одного или двух уроков;
- длительный эксперимент, не укладывающийся во время, отводимое на весь урок.
Продолжительность эксперимента определяется скоростью протекания демонстрируемых физических процессов. Например, свободное падение тел является кратковременным процессом (экспериментом), диффузия в жидкости наблюдается в течение урока, а рост кристаллов или течение смолы будут заметны лишь после нескольких дней.
Проведение этой группы экспериментов, объединенных единым основанием при классификации, может сопровождаться неопределенностью при выборе организационной формы эксперимента и соответствующего ему оборудования. В частности, первый эксперимент, приведенный в примере, может быть проведен в форме демонстрации или лабораторной работы, второй - в форме фронтальной лабораторной работы или физического практикума, а третий и четвертый в форме домашних экспериментальных работ.
Модульно-рейтинговая технология формирования компетентности студентов в области использования учебного физического эксперимента
Процесс формирования компетентности будущего учителя физики в области использования УФЭ основывается на моделировании профессиональной практической деятельности с использованием заданий с неопределенностью условий. Это является основным методом, но для его применения необходимо организовать самостоятельную и активную деятельность студентов и рационально управлять образовательным процессом.
Теоретической основой такого процесса могут стать теории развивающего обучения и поэтапного формирования умственных действий.
В теории развивающего обучения (Л. С. Выготский, В. В. Давыдов, Н. М. Зверева, И. Я. Ланина, Т. Н. Шамало, Д. Б. Эльконин и др.) под учением понимается активный деятельностный процесс [35, 46, 59, 98, 211, 224, 225]. Целью этого обучения является формирование теоретического мышления, которое позволяет подготовить человека к нестандартным ситуациям, когда невозможно действовать по известному правилу на основе имеющегося опыта. Главная задача - научить учиться (идея учебной деятельности Д. Б. Эльконина).
Основная роль педагога в процессе развивающего обучения - организация учебной деятельности обучающегося, направленной на формирование познавательной самостоятельности и активной жизненной позиции. Вовлекая студента в учебную деятельность, преподаватель ориентируется на его потенциальные возможности.
Теория поэтапного формирования умственных действий (П. Я. Гальперин, Н. Ф. Талызина) является основой для перевода внешних действий обучающихся в умственные, для рационального управления процессом усвоения знаний, навыков и умений [36, 190].
Для того чтобы действие стало умственным, оно должно пройти этап деиствования с предметом или его моделью, во время которого познаются и выделяются характерные качества объекта. После этого, пройдя последовательно этапы громкой речи и «речи про себя», действие становится умственным.
Названные теории являются основой для организации модульного обучения, которое в работах целого ряда исследователей (Б. И. Игошев, М. А. Чошанов, Н. Е. Эрганова, П. А. Юцявичене) отмечается как наиболее перспективное для развития профессионального образования.
Модульное обучение является базовой составляющей модульно-рейтинговой технологии (МРТ). В работе Т. А. Залезной [57] доказано, что названная технология способствует формированию профессионально-методических компетентностей будущего учителя физики. Это объясняется следующим:
1. МРТ обеспечивает максимальное приспособление к индивидуальным потребностям и возможностям студентов, которые становятся активными субъектами обучения, полноправными участниками учебного процесса. Это способствует формированию у них навыков самообразования.
2. МРТ обладает структурной и содержательной гибкостью, может успешно применяться для организации всех видов учебной деятельности, допускает интеграцию различных методов и,технологий.
3. Рейтинговая система оцениваш w контроля учебных достижений является неотъемлемым компонентом МРТ. Её использование позволяет объективно оценивать затраченные усилия обучаемых, что способствует развитию у студентов мотивации к систематической работе и позволяет им- координировать и контролировать свою деятельность.
В работах В. И. Тесленко под рейтинговой системой оценивания рассматривается система накопления баллов, которая отражает успеваемость обучаемых, а рейтингом называется определение; ранжирование обучаемых в группе по результатам комплексной, суммируемой оценки их достижений в течение всего процесса обучения [193, 194].
В основу рейтинговой системы оценивания положены следующие дидактические идеи:
1. Оцениваются учебные достижения студентов, а не их неудачи.
2. При оценивании поощряется самостоятельность.
3. Оценивается весь процесс учения, а не только результат.
4. Оценивание должно быть системным и давать результаты высокой надежности (в статистическом смысле: постоянство, устойчивость результатов).
Названные идеи являются особенно актуальными в условиях, степень неопределенности которых постоянно растет. Задание с неопределенностью, выполняемое студентами, не всегда гарантирует, что оно будет реализовано со 100 % достижением положительных результатов. Поэтому учет отрицательных результатов не ведется. При этом оцениваются действия студентов, направленные на стремление выполнить поставленную перед ними задачу -оцениваются достижения, полученные на промежуточных этапах её решения.
Исключением из общих правил является «снятие» балла (-ов) за нарушение правил техники безопасности. Это, на наш взгляд, является необходимым; так как от этого зависят здоровье самих студентов, окружающих, а в будущей деятельности, и здоровье учащихся.
Наличие бонусных баллов позволяет поощрять самостоятельность, инициативность, быстроту выполнения, оригинальность идеи и т.п.
Все это способствует тому, что в ходе деятельности будущие учителя приобретают опыт преодоления возникающих затруднений в использовании УФЭ, который является важнейшим условием их профессиональной деятельности.
Организация рейтинговой системы оценивания и контроля основыва-ется на следующем:
- четком выборе критериев1 контроля, в соответствии с поставленными целями обучения;
- учете и оценивании всех видов деятельности каждого обучающегося;
- постоянном подведение итогов через суммирование набранного количества баллов и установлении рейтинга-места в группе, занимаемого каждым студентом по его успехам в учении;
- постоянном анализе преподавателем результатов рейтинга и внесении корректив в процесс обучения.
Постоянный контроль приводит к тому, что вовремя устраняются ошибки; студентов.. Выбор же четких критериев оценивания дает возможность студентам осуществлять рефлексию своей профессиональной подготовки.
Установление рейтинг-места для каждого студента соответствует актуальному уровню его развития, что позволяет дифференцировать предлагаемые задания по уровню сложности.
Можно выделить два этапа организации МРТ.
На первом этапе студентов знакомят с сущностью рейтинга-и целями его введения, на втором этапе - с критериями оценок их учебной деятельности; обращая внимание на.приоритетные виды деятельности, сложность, уровень самостоятельности качество выполнения:
При модульном обучении;; учебный процесс представляется как совокупность взаимосвязанных модулей-и учебных элементов, управляемых преподавателем и студентом по принципу обратной- связи (Рі. Ж Третьяков, М. А.Чошанов, Т. И. Шамова; Н. Е. Эрганова; П: А. Юцявичене:шдр:) [156, 195,208,225,226].
В образовании за модуль (от латинского modulus.- «мера») принимают часть,образовательношпрограммы или часть учебной; дисциплины, имеющую определенную логическую завершенность по отношению к установленным целям и результатам;обучения; развития;
В предметных областях, модуль -это целевой;функциональный узел, в котором объединены учебное содержание и; технология; овладения ими (Т.А. Залезная);[57].
Более широкое-; представление о модуле показано в работе A. Ml Лозинской, в которой модуль, рассматривается как функционально- самостоятельная единица, включающая в себя целостное,, автономное, содержание учебной информации и, все компоненты методической системы [109]. Совокупность модулей называется;модульной; программой.
Формирующий этап педагогического эксперимента
Для подтверждения выдвинутой гипотезы исследования и проверки эффективности разработанной методики формирования компетентности будущих учителей физики в области использования УФЭ был проведен третий этап педагогического эксперимента (2006 - 2009 г.г.), в котором приняло участие 92 студента.
Самым главным и бесспорным показателем сформированности компетентности будущих учителей физики являются результаты, полученные ими во время педагогической практики при проведении учебного физического эксперимента. Поэтому проверка гипотезы осуществлялась по результатам педагогической практики студентов.
Использовались следующие эмпирические методы исследования: наблюдение, беседа, анкетирование, анализ отчётной документации студентов и методистов по педпрактике.
Оценка сформированности компетентности в области использования УФЭ осуществлялась методом экспертной оценки. Экспертами являлись участники педагогической практики:
- учителя физики, под руководством которых проводились занятия во время педагогической практики;
- методисты, руководящие педагогической практикой;
- сами студенты.
Каждый из них оценивал следующие компетенции студента: в области охраны труда и техники безопасности; в области основного оборудования школьного кабинета физики; в области ученического физического эксперимента; в области демонстрационного эксперимента; в руководстве учебной деятельностью учащихся во время проведения УФЭ.
Для проведения количественного оценивания компетентности в области использования УФЭ на основе ее структуры была разработана диагностическая таблица (таблица 9), позволяющая оценить каждую из компетенций по отдельным показателям баллами от 0 до 2: «0» - не сформировано; «1» - сформировано частично; «2» - сформировано.
Каждый из экспертов оценивал те показатели компетенций в области использования УФЭ которые он мог оценить наиболее эффективно. Так знания и ценностно-смысловые ориентации оценивались методистом; умения -учителем; а весь комплекс показателей (знания, умения и ценностно-смысловые ориентации) оценивался по результатам самоанализа работы самими студентами:
- учителя заполняли пункты 1.5-1.9; 2.5-2.15, 3.7-3.16, 4.4-4.13, 5.4-5.11;
- методисты оценивали по следующим пунктам: 1.1-1.4, 1.10-1.11; 2.1-2.4, 2.16-2.18; 3.1-3.6, 3.17-3.18; 4.1-4.3, 4.14-4.15; 5.1-5.3, 5.12-5.13.
- студент оценивает себя по всем пунктам.
В результате многолетней практики и наблюдений было установлено, что подавляющее большинство студентов, набравших в процессе обучения более 60% от максимально возможного количества баллов, по оценкам учителей, методистов и самооценке демонстрируют компетентность в области использования УФЭ. Если же порог, определяющий сформированность компетентности, взять выше (традиционно такой процент берут равным 70 %), то около трети студентов, набравших баллы в пределе 60 - 70 % от максимально возможного количества, диагностируются как некомпетентные специалисты, тогда как на самом деле они показывают хорошие результаты педагогической практики.
Таким образом, можно утверждать, что 60 % от максимально возможного количества баллов - это барьер, позволяющий наиболее точно отделить студентов, компетентных в области использования УФЭ, от тех, кто ещё не готов использовать физический эксперимент в своей профессиональной деятельности.
На основе вышесказанного разработали оценочную карту, позволяющую установить, сформированы или нет отдельные компетенции в области использования УФЭ и компетентность в целом (таблица 10).
Для определения сформированности компетентности в области использования УФЭ у будущих учителей физики оцениваются показатели каждой компетенции в отдельности. Это проводилось с целью определения направления дополнительной работы по корректировке процесса обучения студентов.
Каждая компетенция является равнозначным элементом компетентности в области использования УФЭ и успешность формирования каждой из них подразумевает успешность формирования других. Например, формирование компетенции в области охраны труда и техники безопасности необходимо для1 формирования- компетенции в области основного оборудования ШКФ, а вместе они способствуют формированию компетенции в области ученического физического эксперимента и т.п. Иначе, формирование компетенции в области демонстрационного оборудования свидетельствует о том, что у студента компетенции в области охраны труда и техники безопасности сформированы и т.п.
Таким образом, структурные элементы отдельных компетенций частично перекрывают друг друга. Следовательно, для того, чтобы- утверждать, что компетентность в области использования УФЭ сформирована, студенту необходимо набрать в сумме не менее 90 баллов, при этом не обязательно, что по каждой компетенции будет преодолен шестидесятипроцентный рубеж.
Проверка гипотезы исследования осуществлялась в следующей последовательности:
1) выделение контрольной и экспериментальной групп студентов, определение сформированности компетентности в области использования УФЭ каждой группы после прохождения педагогической практики на четвёртом курсе и сравнение баллов, набранных контрольной и экспериментальной группами;
2) использование предлагаемой методики применения заданий с неопределенностью в курсе методики и техники школьного физического эксперимента в экспериментальной группе, а также применение традиционной методики в контрольной группе;
3) повторное определение сформированности компетентности в области использования УФЭ в каждой группе после прохождения педагогической практики на пятом курсе и сравнение баллов, набранных контрольной и экс-. периментальной группами.
Первая часть формирующего этапа педагогического эксперимента заключалась в следующем: перед прохождением первой практики с обеими группами велась работа, организованная на основе содержания первого модуля курса «Учебный физический эксперимент», в котором не использовались задания с неопределенностью условий. Студенты знакомились с техникой безопасности в кабинете физики, с системой учебного физического эксперимента, с оборудованием школьного кабинета физики, включая технические средства обучения, используемые при проецировании во время физического эксперимента.
По итогам педагогической практики заполнялись диагностические таблицы на каждого студента. Подсчет результатов проводился следующим образом: по каждому показателю, оцениваемому учителем, методистом и самим студентом, определялось среднее значение отметки. Далее определялось суммарное количество баллов по каждой заполненной таблице. В результате было выяснено, что студентов, у которых была бы сформирована компетентность в области использования УФЭ на момент прохождения первой педагогической практики, нет (приложение 2).
Были определены контрольная и экспериментальная группы. Для сравнения результатов, полученных студентами в обеих группах, использовали t-критерий Стьюдента. С помощью него проверялась следующая гипотеза (Но): достоверного различия средних значений степени сформированности компетентности студентов в области использования УФЭ в обеих группах нет.
С помощью методики, описанной Б. Е. Стариченко [187], был использован Пакет анализа MS Excel. Для двух независимых выборок воспользовались двухвыборочным t-тестом с разными дисперсиям, так как количество значений в них может быть различным. После обработки были получены следующие результаты: t3Kcn= 0,879; tKp = 1,989.
Сравнивая эти значения (t3KCn W мы пришли к выводу, что нулевая гипотеза верна, то есть достоверных различий с надежностью 95% в контрольной и экспериментальной группах нет (после первой педагогической практики).
