Содержание к диссертации
Введение 4
Глава Г, Особенности содержания понятий о структурных элементах системы научных знаний в курсе медицинской ибнолсіической физики 15
§ I.L Содержание и структура курса медицинской и биологической фи піки . 15
§ 1-2, Место понятий о структурных злеменіах системы научных знании в системе научных знании ,.„„ 27
§ 1,3. Структурные элементы научных знаний и курсе медицинской и биологической физики 37
§ ] .4, Методы научного исследования и естествознании и в биофизике... 47
§ 1,5. Анализ методики формирования методологических знаний а педагогической литературе . 67
Глава 11. Содержание и структура процесса формирования понятий об элементах системы научных гнаний при изучении медицинской и биологической физики 81
§ 2.1. Дидактические функции понятий о структурных элементах системы научных знаний в курсе медицинской и биологической физики 81
§ 2.2. Условия успешного формирования понятий о структурных элементах системы научных -шапий 102
§2.3. Структура процесса формиропалия понятий об элементах системы научных знаний при изучении медицинской и биологической физики,- 114
§2.4. Самостоятельная работа студентов при формировании понятий о структурных элементах системы научных знаний 127
Глава III. Псдагої игический эксперимент по проверке эффективности разработанной методики формирования понятий о структурных элементах системы научных знании в курсе медицинской и биологической фишки,.. 173
§3.1- Задачи и методика проведения педагогического эксперимента. Критерии эффективности разработанной методики формирования понятий о структурных элементах системы научных знаний в курсе медицинской и биологической физики 173
§ 3,2, Результаты констатирующего эксперимента 180
§ 3,3 Результаты пробного и обучающего экспериментов 188
§ ЗА Результаты контрольного эксперимента 197
Заключение 208
Библиографический список 212
Приложения 232
Введение к работе
В задачи Федеральной целевой программы развития образования на 2006—2010 годы, являющейся организационной основой реализации государственной политики Российской Федерации в сфере образования, входит развитие системы непрерывного профессионального образования и повышение его качества. Одним из путей решения этих задач является совершенствование содержания и технологий образования, которые, в первую очередь, должны быть направлены на усиление интеграции образовательной деятельности с научной» формирование знаний и умений, позволяющих выпускнику высшего учебного заведения ориентироваться в современном богатом информационном пространстве и формировать свою индивидуальную образовательную траекторию для дальнейшего профессионального, карьерного и личностного роста.
На роль таких знаний могут претендовать метапредметные (методологические) знания, к числу которых относятся и понятия о структурных элементах системы научных знаний. Академиком А.В. Усовой были выделены следующие структурные элементы системы научных знаний: научные факты, понятия (о структурных формах материи, о свойствах тел, вещества, полей, о явлениях, о величинах, количественно характеризующих свойства материи и явления, о приборах, о методах научного познания), законы, теории, научная картина мира. Ею же были определены требования к усвоению основных структурных элементов знаний, сформулированные в определенной логической последовательности, так называемые планы обобщенного характера, В работах А.В. Усовой и других исследователей (В.А. Беликова, М.Д. Даммер, С-А, Старченко и др.) было показано положительное влияние знаний о структурных элементах системы научных знаний на формирование одного из главных умений, необходимого для дальнейшего самообразования человека - умения самостоятельно работать с литературой.
Формирование понятий о методах научного познания при обучении физике в медицинском вузе позволяет осуществлять интеграцию образования с наукой уже при изучении дисциплин естественнонаучного цикла.
В работах методистов и дидактов выделены различные функции методологических знаний. В исследованиях Г.М. Голина, Л.Я. Зориной, Н.В. Кочергиной, В.Н. Мощанского, Ю.А. Саурова, Н.В. Шароновой показано, что методологические знания являются необходимым условием формирования научного мировоззрения учащихся. Г.М. Голин указывает на генерализующую, гуманитарную функции методологических знаний. С.А, Суровикина подчеркивает, что в процессе формирования структурных элементов системы научных знаний происходит формирование естественнонаучного мышления. Л.Я. Зорина рассматривает методологические знания как средство достижения системности знаний и реализации принципа сознательности.
В рамках изучения физики в медицинском вузе понятия о структурных элементах системы научных знаний приобретают ряд специфических функций. Предмет «физика» в данном вузе реализуется в курсе «Медицинская и биологическая физика» (МиБФ), который включает в себя вопросы нескольких наук: физики, биофизики и радиоэлектроники. В этих условиях понятия о структурных элементах системы научных знаний обеспечивают преемственность между отдельными разделами дисциплины, между вузовским курсом МиБФ и школьным курсом физики, между курсом МиБФ и другими дисциплинами медицинского вуза. Кроме того, данные понятия позволяют показать особенность биофизики как смежной науки, являющейся результатом интеграции фундаментальных наук; воспитать потребность у будущих врачей в осознанном применении методов диагностики и лечения.
В трудах психологов (Д.Н. Богоявленского, Г.А. Вайзер, Л.С. Выготского, П.Я. Гальперина, Н.А. Менчинской, Н.Ф. Талызиной и др.) и методистов (И.Л. Демидовой, В.В. Закотнова, З.И. Клименко, А.В. Петрова, Р.И. Рявкиной, А.И. Подольского, А.В. Усовой, В.А. Черкасова и др.) выделены закономерности процесса формирования понятий: влияние донаучных представлений, существование определенных этапов, неразрывная связь с процессом применения, включение их в систему ранее изученных понятий.
Методика формирования отдельных понятий о структурных элементах системы научных знаний рассмотрена исследователями в рамках решения различных проблем: организации самостоятельной работы учащихся (В.А. Беликов, З.А. Вологодская, А.В. Усова и др.); формирования научного мировоззрения и методологических знаний учащихся (Г.М. Голин, В.Ф. Ефименко, Н.М. Зверева, А.А, Касьян, Н.В. Кочергина, Н.В. Мощанский, Н.В. Шаронова и др.); формирования знаний о методах научного познания (Ю.Б. Альтшулер, СЕ. Каменецкий, В.В. Майер, А.А. Никитин, В.Г. Разумовский, Н.А. Солодухин и др.); систематизации знаний (М.Д. Даммер, А.Н. Звягин, Л,Я. Зорина, Р.И. Рявкина и др.); формирования естественнонаучного мышления (С.А. Суровикина и др.).
Анализ работ перечисленных авторов позволяет сделать вывод о том, что в настоящее время методика формирования понятий о структурных элементах системы научных знаний сводится к включению в содержание обучения текстовой информации о данных понятиях, использованию планов обобщенного характера, решению экспериментальных задач, выполнению заданий по созданию моделей, заданий на нахождение в тексте структурных элементов системы научных знаний, но не учитывает закономерностей процесса формирования понятий, перечисленных выше. В практике обучения физике в медицинском вузе этот процесс носит стихийный характер.
Таким образом, возникает противоречие, связанное с тем, что, с одной стороны, формирование понятий о структурных элементах системы научных знаний при изучении физики позволяет более полно реализовывать цели современного образовательного процесса в медицинском вузе, а с другой стороны, существующая методика формирования данных понятий не учитывает закономерности процесса формирования понятий и, вследствие этого, малоэффективна.
Необходимость разрешения данного противоречия обусловила актуальность исследования по проблеме формирования понятий о структурных элементах системы научных знаний при обучении физике студентов вуза.
Тему исследования мы сформулировали следующим образом: «Формирование понятий о структурных элементах системы научных знаний при обучении физике студентов медицинского вуза».
Цель исследования: разработать методику формирования понятий о структурных элементах системы научных знаний при обучении физике студентов медицинского вуза.
Объектом исследования является процесс обучения физике в медицинском вузе.
Предметом исследования являются структура и содержание процесса формирования понятий о структурных элементах системы научных знаний и методика его организации при обучении физике студентов медицинского вуза.
Изложенное выше позволило сформулировать гипотезу исследования.
Методика формирования понятий о структурных элементах системы научных знаний будет способствовать повышению качества знаний студентов по физике в медицинском вузе, если:
1) определить дидактические цели процесса формирования понятий о структурных элементах системы научных знаний, раскрыв дидактические функции данных понятий в курсе МиБФ;
2) отобрать понятия о структурных элементах системы научных знаний и их содержание с учетом особенностей курса МиБФ;
3J использовать систему самостоятельной работы, направленную на поэтапное формирование как предметных знаний, так и понятий о структурных элементах системы научных знаний;
4) разработать и реализовать условия эффективной организации процесса формирования понятий о структурных элементах системы научных знаний:
• согласование процессов формирования предметных знаний и понятий о структурных элементах системы научных знаний;
• определение требований к знаниям студентов медицинского вуза о каждом структурном элементе;
• выделение этапов формирования, «узловых точек» обогащения понятий о структурных элементах системы научных знаний;
• использование различных методов обучения с приоритетом самостоятельной работы студентов, сочетание текстовой информации с упражнениями для самостоятельной работы студентов.
В соответствии с целью и гипотезой определены задачи исследовании:
1. Провести анализ современной литературы по психологии, педагогике, теории и методике обучения физике, методологии науки по проблеме формирования понятий о структурных элементах системы научных знаний.
2. Определить дидактические функции понятий о структурных элементах системы научных знаний в курсе МиБФ, Отобрать понятия о структурных элементах системы научных знаний и их содержание с учетом особенностей курса МиБФ,
3. Разработать требования к усвоению различных понятий о структурных элементах системы научных знаний в курсе МиБФ.
4. Выделить этапы формирования понятий о структурных элементах системы научных знаний в курсе МиБФ. Разработать систему самостоятельной работы, направленную на поэтапное формирование понятий о структурных элементах системы научных знаний.
5. Провести педагогический эксперимент по проверке эффективности разработанной методики формирования понятий о структурных элементах системы научных знаний.
6. Разработать методические пособия для студентов медицинского вуза, содержащие текстовую информацию о понятиях о структурных элементах системы научных знаний и систему заданий для самостоятельной работы. Методологическую основу исследования составляют:
1) на философском уровне - диалектика процесса познания (принципы: восхождения от абстрактного к конкретному, единства логического и исторического, единства формы и содержания, дополнительности, противоречивости изучаемого объекта, его количественной и качественной определенности, взаимосвязи количественных и качественных изменений); идеи единства материального мира, взаимосвязи и взаимообусловленности форм движения материи;
2) на общенаучном уровне - системный и деятельности ый подходы, сочетание однопланового анализа с многоаспектным (содержательным, процессуальным, личностно-мотивационным), принцип концептуального единства исследования;
3) на частжшаучном уровне - принципы соотнесения сущего и должного, единства исследовательской и практической учебно-воспитательной работы, принцип цикличности в обучении физике; теории развивающего обучения, психологическая теория деятельности, теории формирования у учащихся научных понятий и учебных умений, теория самостоятельной деятельности.
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:
1) анализ философской, педагогической, психологической и методической литературы по проблеме исследования;
2) анализ учебных программ по МиБФ и другим дисциплинам медицинского вуза с целью определения структурных элементов знаний курса и выделения содержания межпредметных знаний;
3) моделирование и проектирование учебного процесса по МиБФ с использованием системы самостоятельной работы, направленной на формирование понятий о структурных элементах системы научных знаний;
4) педагогический эксперимент во всех его формах: констатирующий,
обучающий, контрольный (наблюдение, анкетирование, контрольные срезы);
5) метод поэлементного анализа работ студентов, проведенных во время педагогического эксперимента;
6) статистические методы обработки данных педагогического эксперимента.
Диссертационное исследование проводилось в несколько этапов.
На первом этапе (2001/02 учебный год) осуществлялось изучение и анализ философской, психолого-иедагогической литературы по проблеме исследования, анализировалось содержание понятий о структурных элементах системы научных знаний, выделялись условия успешного формирования данных понятий, В этом же году был проведен констатирующий эксперимент.
На втором этапе (2002/03 учебный год) проводился анализ нормативных документов (Государственного образовательного стандарта, программ по МиБФ и другим дисциплинам медицинского вуза) с целью выявления структурных элементов системы научных знаний по каждой теме курса и выявлению преемственных связей курса МиБФ с другими дисциплинами медицинского вуза. Были выделены этапы формирования различных понятий о структурных элементах системы научных знаний в курсе МиБФ и разработана система самостоятельной работы по нескольким темам курса, эффективность использования которой была проверена в ходе пробного эксперимента.
На третьем этапе (2003/04, 2004/05 учебные годы) была разработана система самостоятельной работы по другим темам курса МиБФ и тесты для определения уровня сформированности знаний студентов. На данном этапе проводился систематический обучающий эксперимент по проверке гипотезы исследования.
На четвертом этапе (2005/06 учебный год) был осуществлен контрольный эксперимент, направленный на проверку результативности разработанной методики формирования понятий о структурных элементах системы научных знаний.
Пятый этап (2006/07 учебный год) был полностью посвящен анализу результатов контрольного эксперимента и оформлению диссертации.
Научная новизна исследования заключается в следующем: L Разработана методика формирования понятий о структурных элементах системы научных знаний в курсе МиБФ, в частности: определены цели процесса формирования понятий о структурных элементах системы научных знаний; отобраны понятия о структурных элементах системы научных знаний и их содержание с учетом особенностей курса МиБФ; определены организационные формы, методы и средства обучения; разработана система самостоятельной работы студентов.
2, Разработаны содержание и структура процесса формирования понятий о структурных элементах системы научных знаний, в частности: выделены этапы их формирования, разработано их содержательное наполнение на материале курса МиБФ,
3. Теоретически обоснованы и экспериментально проверены дидактические условия эффективности организации процесса формирования понятий о структурных элементах системы научных знаний, включающие: I) согласование процессов формирования предметных знаний и понятий о структурных элементах системы научных знаний, 2) соблюдение требований к уровню усвоения того или иного понятия, 3) определение этапов формирования понятий о структурных элементах системы научных знаний, 4) включение в материал курса МиБФ текстовой информации о структурных элементах системы научных знаний, 5) использование самостоятельной работы студентов.
Теоретическая значимость исследования заключается в том, что его результаты обогащают теорию формирования понятий о структурных элементах системы научных знаний. Она состоит:
- в уточнении объема и содержания понятия о структурных элементах системы научных знаний применительно к курсу МиБФ, определении элементов системы научных знаний, представленных в данном курсе и специфики их содержания;
- в определении дидактических функций понятий о структурных элементах системы научных знаний в курсе МиБФ;
- в разработке требований к системе самостоятельной работы, направленной на формирование предметных знаний курса МиБФ и понятий о структурных элементах системы научных знаний.
Практическая значимость исследования заключается в том, что его выводы и рекомендации служат совершенствованию процесса обучения физике студентов медицинского вуза. Она определяется разработкой и апробацией учебного пособия, содержащего текстовую информацию о структурных элементах системы научных знаний; системы самостоятельной работы студентов, направленной на формирование предметных знаний курса МиБФ и понятий о структурных элементах системы научных знаний, при проведении практических занятий по различным темам курса; видов упражнений для самостоятельной работы на различных этапах формирования понятий о структурных элементах системы научных знаний (на сопоставление, на соответствие, на исключение лишнего понятия из предложенной совокупности, на выбор элементов из совокупности, на распределение по группам но какому-либо признаку).
Достоверность результатов исследования обусловлена глубиной методологического обоснования, использованием методов исследования, адекватных поставленной цели и задачам, единством теоретического и экспериментального методов исследования, проведением эксперимента в строго контролируемых условиях, привлечением к эксперименту квалифицированных преподавателей: доцента и старшего преподавателя кафедры МиБФ Челябинской государственной медицинской академии (ЧелГМА), а также использованием различных методов обработки эмпирического материала, полученного во время эксперимента, применением методов математической статистики для обработки экспериментальных данных, глубоким качественным анализом результатов педагогического эксперимента, воспроизводимостью результатов в различные годы, на разных факультетах и у разных преподавателей, к Апробация результатов диссертационного исследования осуществлялась посредством публикаций результатов эксперимента, выступлений на заседаниях кафедры МиБФ ЧелГМА, заседании цикловой методической комиссии естественнонаучных дисциплин ЧелГМА, методологических семинарах и заседаниях лаборатории «Молодой ученый» на базе кафедры теории и методики обучения физике ЧГПУ, участия в международных и всероссийских научно-практических конференциях, работы в качестве старшего преподавателя кафедры МиБФ ЧелГМА.
Внедрение результатов исследования осуществлялось в образовательном процессе стоматологического, педиатрического, лечебного факультетов ЧелГМА.
По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе одна — в сборнике, рекомендованном ВАК.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Необходимость формирования понятий о структурных элементах системы научных знаний в курсе МиБФ обусловлена их ролью в установлении преемственных связей между школьным курсом физики и вузовским курсом МиБФ, между отдельными разделами, темами курса, между данным курсом и другими дисциплинами медицинского вуза; в развитии естественнонаучного мышления студентов, формировании их научного мировоззрения, воспитании у них потребности в осознанном применении методов диагностики и лечения,
2. Процесс формировании понятий о структурных элементах системы научных знаний требует использования видов самостоятельной работы, различающихся по способу деятельности (самостоятельная работа с литературой, решение физических и биофизических задач, выполнение упражнений на сопоставление, на соответствие, на исключение лишнего понятия из предложенной совокупности, на выбор элементов из совокупности, на распределение по группам по какому-либо признаку) и по их роли в формировании понятий о структурных элементах системы научных 0 знаний (на выявление существенных признаков, на их уточнение, отграничение понятия от других, конкретизацию, систематизацию и классификацию),
3, Эффективность самостоятельной работы студентов при формировании понятий о структурных элементах системы научных знаний в курсе МиБФ обеспечивается системной организацией различных видов самостоятельной работы. Система отвечает определенным требованиям, отражающим особенности преподавания курса МиБФ (направленность на профильные дисциплины, пробелы в знаниях студентов по школьному курсу физики, особенность структуры курса) и закономерности процесса формирования понятий о структурных элементах системы научных знаний (существование этапов, связь с процессом формирования предметных знаний).
4. Условиями эффективного формирования понятий о структурных элементах системы научных знаний в курсе МиБФ являются: 1) согласование процессов формирования предметных знаний и понятий о структурных элементах системы научных знаний, 2) соблюдение требований к уровню усвоения того или иного понятия, 3) определение этапов формирования
1 понятий о структурных элементах системы научных знаний, 4) включение в материал курса МиБФ текстовой информации о структурных элементах системы научных знаний, 5) использование самостоятельной работы студентов.
