Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ПРОФЕССИОНАЛЬНО-МЕТОДИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ БУДУЩИХ УЧИТЕЛЕЙ ФИЗИКИ К ФОРМИРОВАНИЮ У УЧАЩИХСЯ ОБОБЩЕННОГО УМЕНИЯ РЕШАТЬ ЗАДАЧИ
1.1. Понятие задачи в психологии и дидактике 14
1.2. Состояние проблемы подготовки студентов к формированию у учащихся умения решать задачи в педагогической теории и практике ..29
1.3. Психолого-дидактические основы формирования у студентов умения обучать учащихся решению задач 41
ГЛАВА II. МЕТОДИКА ФОРМИРОВАНИЯ У СТУДЕНТОВ ОБОБЩЕННОГО УМЕНИЯ ОБУЧАТЬ УЧАЩИХСЯ РЕШЕНИЮ ФИЗИЧЕСКИХ ЗАДАЧ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ . УЧИТЕЛЯ
2.1. Модель деятельности по формированию у студентов методического умения обучать решению учебных физических задач 56
2.2. Применение моделирования в методике формирования у студентов обобщенного умения обучать учащихся решению задач по физике 79
2.3. Компьютер как одно из средств реализации модели деятельности учителя по обучению учащихся решению задач 94
ГЛАВА III. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
3.1. Задачи, организация и методика проведения педагогического эксперимента 109
3.2. Критерии сформированности у студентов умения организовать
деятельность учащихся по решению задач 125
К
з
3.3. Анализ результатов педагогического эксперимента 129
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 147
БИБЛИОГРАФИЯ 150
ПРИЛОЖЕНИЕ 168
- Состояние проблемы подготовки студентов к формированию у учащихся умения решать задачи в педагогической теории и практике
- Модель деятельности по формированию у студентов методического умения обучать решению учебных физических задач
- Задачи, организация и методика проведения педагогического эксперимента
Введение к работе
Новые требования общества к образованию, объективные запросы социально-экономической действительности, введение государственных образовательных стандартов и использование информационных технологий в обучении обуславливают необходимость поиска новых подходов, средств и методов, повышающих эффективность профессионально-методической подготовки студентов педвуза. Профессиональная направленность преподавания в современном вузе предполагает обеспечение такой системой средств и методов подготовки будущего учителя, которая в наибольшей мере ориентирует его на общие и специфические особенности предстоящей деятельности; вооружает необходимыми знаниями и умениями для организации эффективной учебно-воспитательной работы. Главное внимание высшей школы должно быть сосредоточено на всестороннем улучшении качества профессионально-методической подготовки будущих специалистов.
Вышесказанное находит свое отражение в требованиях к уровню подготовки специалиста, сформулированных в Государственном образовательном стандарте.
Специалист: владеет системой знаний о человеке как субъекте учебного процесса, его возрастных, индивидуальных особенностях, о социальных факторах развития; владеет умениями психолого-педагогической диагностики; владеет умениями проектирования, реализации, оценивания и коррекции образовательного процесса (27).
В настоящее время ведутся настойчивые поиски совершенствования профессионально-методической подготовки студентов педвузов, о чем можно судить по исследованиям М.А. Бобковой (10), Н.В. Кузьминой (73), Ю.Л. Львовой (83), Н.Д. Никандрова (105,138), Р.А. Низамова (97), Н.В. Петровой (106), В.А. Сластенина (181), Н.Ф. Талызиной (149), А.В. Усовой (178), А.В.
Христевой (188), А.И. Щербакова (194), Н.М. Яковлевой (201) и др. В этих работах прослеживается мысль о необходимости формирования у будущих учителей умений и навыков самостоятельной творческой работы.
Заслуживают внимания работы О.А. Абдулиной, Н.М. Деминой, Е.А. Климова А.Г. Ковалева, С.Г. Костюка, А.Н. Леонтьева, К.К. Платонова, А.В. Фомина и других исследователей по выявлению особенностей и условий формирования профессионально-педагогических и профессионально-методических умений у будущих учителей (1, 38, 58, 62,64, 77,110,180 и др.).
Ряд авторов указывают на то, что педагогические умения формируются в результате усвоения структуры деятельности на основе её моделирования (Е.А. Климов, Н.В. Кузьмина, В.Л. Сластенин).
Особое место в системе подготовки будущих учителей физики занима ет овладение методикой обучения учащихся решению задач. Этой проблеме * посвящены диссертационные исследования СМ. Воловой (20), Н.К. Михее- вой (95), ГЛ. Петросяна (107), Н.М. Саяпнной (131), Л.Г. Соколовой (139), Н.Н. Тулькибаевой и А.В. Усовой (157, 158, 160,161и др.) В них рассматриваются приемы формирования некоторых профессиональных умений будущего учителя на практических занятиях по общей физике. В исследованиях СМ. ВоловоЙ, Н.Н. Тулькибаевой, Н.Й. Черкавского на основе структуры наиболее значимых профессионально-методических умений построена модель деятельности будущего учителя по обучению учащихся решению задач, реализуемая в практикуме по решению физических задач (ПРФЗ).
Разработка проблемы формирования у студентов умения обучать школьников решению физических задач ведется в нескольких направлениях: - исследуются особенности формирования профессионально-методических умений у будущего учителя физики (З.А. Вологодская, В.В. Завьялов, Г.А. Засобина, Л.Г. Соколова, Н.Н. Тулькибаева, А.В. Усова, А.А. Шаповалов и др.). осуществляется классификация этих умений (В.В. Завьялов, А.В.Усова). определяются критерии и уровни сформированное умений (В.В. Завьялов, А.А. Бобров, А.В. Усова). исследуются вопросы формирования обобщенных умений (В.В. Завьялов, В.И. Земцова, Н.Н. Тулькибаева, А.В. Усова и др.). изучаются отдельные аспекты методики обучения учащихся решению задач (Г.Д. Бухарова, Г.А. Дзида: И.Ф. Жураховский, В.И. Сосновский, Н.Н. Тулькибаева, А.В. Усова и др.). исследуются особенности деятельности учителя при формировании у учащихся умений решать физические задачи (Н.Н. Тулькибаева, А.В. Усова).
Однако, как показывают практика и исследования, проведенные в различные годы В.Е. Володарским, В.Г. Петросяном, Н.Н. Тулькибаевой, Ю.И. Филатовым, Н.И. Черкавским и др., проблема качества профессионально-методической подготовки будущих учителей по обучению школьников решению задач остается актуальной и далека от окончательного решения. Поэтому, несмотря на большое число работ, посвященных данной проблеме, многие ее аспекты требуют дальнейших исследований. К ним можно отнести: определение критериев подготовленности студентов-выпускников к деятельности по формированию у учащихся умения решать задачи по физике; формирование у студентов умения обучать школьников решать задачи с использованием компьютера; влияние компьютерных технологий на развитие профессионально-методических умений; возможности различных форм учебных занятий ПРФЗ и их влияние на профессионально-методическую подготовку будущего учителя физики.
Как показали специально проведенные исследования, студенты педвуза и молодые специалисты достаточно успешно применяют основные принципы и методы классической дидактики на учебных занятиях. Однако, наблюдаются некоторые затруднения в процессе обучения учащихся решению задач. Уровень сформированности у выпускников профессиональных умений по использованию компьютера не соответствует тем требованиям, которые сегодня предъявляет школа учителю физики, а теоретические знания большинства выпускников недостаточно профессионально ориентированы. А ведь в том же Государственном стандарте четко сформулированы следующие требования к специалисту в области образования. Специалист: - обладает знаниями об информационных процессах в природе и обще стве, о компьютерных технологиях, возможностях использования этих тех нологий в сфере культуры и образования; — владеет основными психолого-педагогическими критериями приме нения компьютерной техники в образовательном процессе;
В обязательный минимум содержания образования внесен вопрос о применении компьютеров при изучении физики (27).
Основной причиной отставания практики от требований времени является тот факт, что компьютер в настоящий момент еще не нашел эффективного применения в вузовском преподавании.
На рынке образовательных услуг предлагается множество обучающих компьютерных программ. При этом возникает противоречие: различные компьютерные программы создаются быстрее, чем соответствующее им методическое обеспечение. Учителя, оказавшись в потоке всеобщей компьютеризации, испытывают большие затруднения в применении готовых программ. Только специальная подготовка будущего учителя может служить основой для разрешения данного противоречия.
Для того, чтобы компьютер работал с максимальной отдачей в школе, учителю необходимо владеть определенными умениями, прежде всего уметь работать с программным обеспечением и с его помощью осуществлять организацию процесса обучения.
Проблеме использования компьютерных программ на уроках физики, а также самого компьютера, призванных занять особое место в обучении школьников и студентов, посвящены работы В.И. Земцовой, В.А. Извозчико- ва, А.С. Кондратьева, В.В. Лаптева, Е.Е. Мининой, Н.Ф. Талызыной, Н.Н.Тулькибаевой и др. Многочисленные исследования показывают, что в настоящее время в педагогике и психологии большое внимание уделяется содержанию и структуре обучающих программ, выявлению их функций, раз работке критериев отбора содержания и оценки трудности педагогических программных средств (ПГТС), обоснованию требований к иллюстрациям, изучению дидактических возможностей использования компьютера в учеб ном процессе (35, 44, 56, 69, 124, 135, 156, 179 и др.). Из анализа соответст вующей литературы следует, что недостаточно полно раскрыты возможности использования компьютера при формировании у студентов профессиональ- & но-методических умений, и, в частности, умения обучать решению задач.
Таким образом, изучение философской, психолого-педагогической и методической литературы, а также нормативных документов, позволили выделить актуальную проблему исследования: совершенствование методики формирования у студентов умения обучать школьников решению задач с учетом современных требований к профессиональной подготовке будущих учителей физики и тенденций развития школьного физического образования.
Исходя из выдвинутой проблемы, мы сформулировали тему нашего исследования: Формирование у студентов обобщенного умения обучать уча щихся решению физических задач на основе моделирования деятельности учителя. ^ Цель исследования: разработка методики формирования у студентов обобщенного умения обучать учащихся решению физических задач, в основе которой лежит метод моделирования деятельности учителя.
Объект исследования: процесс обучения студентов методике формирования у учащихся умения решать физические задачи.
Предмет исследования: методика обучения студентов моделированию деятельности учителя по формированию у учащихся умения решать задачи по физике.
В основу исследования была положена гипотеза: формирование у студентов педвуза обобщенного умения обучать учащихся решению задач по физике будет более эффективным, если методическая система подготовки студентов будет включать в себя: а) критерии и уровни сформированности исследуемого умения; б) модель практической деятельности учителя в процессе обучения учащихся умению решать задачи по физике; в) модель деятельности преподавателя в процессе подготовки будущего учителя; г) систему заданий для студентов, направленных на формирование у будущего учителя умения обучать учащихся решению задач и предусматривающих использование компьютера.
Исходя из цели и гипотезы, в работе ставились следующие задачи ис- ? следования:
Провести анализ состояния проблемы обучения учащихся решению физических задач в отечественной и зарубежной школах с целью выявления структуры обучающей деятельности и ее дидактических функций, а также возможностей использования компьютера в процессе моделирования студентами этой деятельности.
Определить критерии подготовленности студентов к деятельности учителя по обучению учащихся решению физических задач с использованием компьютерных технологий.
Выявить дидактические возможности использования компьютерного моделирования в процессе профессионально-методической подготовки будущих учителей.
Разработать методику формирования у студентов умения обучать . школьников решению задач по физике, в основе которой лежит метод компьютерного моделирования деятельности учителя.
5. Проверить эффективность влияния разработанной методики на качество сформированное у студентов умения обучать учащихся решению физических задач.
Методологической основой исследования являются: основы теории познания и ее диалектический метод, системно-структурный подход к обучению, теория развивающего обучения, теория поэтапного формирования умственных действий, психологическая теория деятельности, теория обучения решению школьных физических задач, концепция информатизации образования.
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: анализ философской, психолого-педагогической, методической литературы и нормативных документов по проблеме исследования; анализ деятельности студентов по решению задач; наблюдение за процессом обучения в вузе и общеобразовательных школах, опрос, анкетирование, педагогический эксперимент в различных видах; моделирование процесса обучения решению школьных задач по физике; праксиметрические (анализ результатов продуктов деятельности студентов) методы; статистические методы обработки результатов педагогического эксперимента.
Достоверность и обоснованность выводов, полученных в данной работе обеспечивается методологическим подходом к процессу исследования, сопоставлением данных, полученных с помощью различных методов исследования и статистической обработкой их результатов, проведением эксперимента в строго контролируемых условиях.
Исследование было начато в 1992 году и проводилось в несколько этапов.
Первый этап (1992-93 уч.г.) являлся поисковым. На данном этапе определялись методологические и теоретические основы исследования, анализировалась философская, психолого-педагогическая и методическая литература по проблеме исследования, изучался отечественный и зарубежный опыт решения данной проблемы. В этот период был осуществлен констатирующий эксперимент, создана модель методической подготовки студентов по формированию у них обобщенного умения обучать учащихся решению задач, составлен первый вариант системы заданий для студентов, определены уровни сформированности у студентов умения обучать решению задач выявлена специфика организации учебных занятий с использованием компьютера. Результаты данного этапа исследования убедили нас в актуальности проблемы исследования и необходимости ее дальнейшей разработки.
Второй этап (1993-94 уч.г.). На этом этапе проводился пробный эксперимент в Красноярском государственном педагогическом университете. На основе анализа результатов эксперимента была уточнена модель методической системы подготовки студентов по формированию у них обобщенного умения обучать учащихся решению задач. Кроме того корректировались задания для студентов с учетом дифференцированного подхода, проверялась эффективность разработанной методики и возможность ее использования в практике обучения.
Третий этап (1994-95 и 1995-96 уч.гг.). На данном этапе проводился обучающий эксперимент, целью которого являлась окончательная проверка эффективности разработанной методики и составление методических рекомендаций для преподавателей, учителей и студентов по ее использованию.
Четвертый этап (1997-99 уч.гг.) был посвящен проведению контрольного эксперимента с целью выявления возможностей использования разработанной методики на учебных занятиях различных форм в педвузе. В эксперименте принимали участие студенты-физики четвертого и пятого курсов Красноярского государственного педагогического университета. Кроме того, на данном этапе были статистически обработаны и обобщены результаты всех этапов педагогического эксперимента, а также в окончательном виде сформулированы результаты исследования.
Научная новизна исследования заключается: в определении критериев сформированное у студентов умения обучать учащихся решению физических задач с использованием компьютерных технологий; в совершенствовании структуры обучающей деятельности, ее дидактических функций и возможностей использования компьютера в процессе моделирования этой деятельности; в совершенствовании методики подготовки студентов, основанной на методе моделирования деятельности учителя в процессе обучения учащихся решению задач.
Теоретическая значимость исследования состоит: в обосновании целесообразности использования моделирования как метода обучения студентов в профессионально-методической подготовке; в определении места и роли компьютера в методике моделирования деятельности учителя по обучению учащихся решению физических задач.
Практическая значимость исследования заключается в разработке и внедрении в учебный процесс методики формирования у студентов обобщенного умения обучать учащихся решению школьных физических задач, в основе которой лежит метод моделирования деятельности.
На защиту выносится: методика подготовки студентов педвуза к деятельности учителя по обучению учащихся решению физических задач, включающая в себя: формы и методы организации учебных занятий на основе компьютерного моделирования в процессе обучения. знания о структуре процесса решения физической задачи, структуре деятельности учащихся по решению задач, структуре деятельности учителя по обучению учащихся решению задач.
Апробация результатов исследования.
Результаты исследования прошли апробацию и внедрение в Красноярском государственном педагогическом университете (КГПУ) на факультете физики, информатики и вычислительной техники. Основные положения диссертационного исследования докладывались и обсуждались на научно-методических семинарах кафедры методики преподавания физики и в центре тестирования при Красноярском государственном педагогическом университете (КГПУ), зональных совещаниях преподавателей педвузов Урала, Сибири и Дальнего Востока (г.г. Челябинск, 1993-1998, Красноярск, 1995, Барнаул, 1996, Екатеринбург, 1996), августовских конференциях учителей физики города Красноярска.
Состояние проблемы подготовки студентов к формированию у учащихся умения решать задачи в педагогической теории и практике
На процесс формирования у школьников умения решать задачи основное влияние оказывает деятельность учителя.
Получить правильное представление о состоянии исследуемой проблемы помогает изучение данного аспекта в психолого-педагогической литературе. Формирование профессионально-методических умений у будущих учителей проходит в нескольких направлениях.
С различных сторон рассматривают ученые проблемы активных форм, методов и средств обучения будущих учителей. В работах А.В. Усовой, В.А. Черкасова и др. обосновывается важность интенсификации и оптимизации учебного процесса.
П.Я. Гальперин, В.В. Давыдов, Л.В. Занков, А.Н. Леонтьев, Н.Ф. Талызина, Д.Б. Эльконин и др. авторы внесли большой вклад в развитие теории развивающего обучения, которая широко используется в методике формирования знаний, умений и навыков.
Психологами Н.А. Менчинской (89) и Д.Н. Богоявленским (11) разработана теория овладения и усвоения знаний, которая основывается на идее управления учением и включает в его целостный цикл восприятие, анализ-синтез, ассоциации, запоминание, понимание, применение.
В работах Б.Г. Ананьева, А.А. Бодалева (2, 21), Н.Д. Деминой (38) и др. рассматриваются вопросы более демократического общения учителей и учеников.
Отечественные психологи и педагоги внесли свой вклад в развитие теории и практики программированного обучения и алгоритмизации (52, 148, 150). Программированное обучение способствует управлению процессом учебного познания. На наш взгляд, обучение школьников четким программам действий по решению задач ускоряет процесс усвоения знаний, способствует умственному развитию учащихся. Теперь, когда в школах внедряется компьютерная техника, значение алгоритмизации обучения возрастает, что способствует более широкому ее применению в учебном процессе, где это целесообразно.
Таким образом, работы известных психологов являются теоретической основой профессионально-методической подготовки будущего учителя как по формированию у них общепедагогических умений, необходимых каждому учителю, так и конкретных, например, использование компьютера в учебном процессе.
В настоящее время дидактами придается определяющее значение проблеме подготовки студентов педагогических вузов к деятельности по обучению школьников
Опыт и выводы П.П. Блонского в решении данной проблемы представляют значительный интерес и в настоящее время. По его мнению: "Необходима еще в стенах педвуза практика, но не копирующая, а творческая и осознающая" (9). Большое значение в этой практике имело самообразование (133).
В исследованиях Н.В. Кузьминой (70), Ю.Л. Львовой (83), Н.А. Рыкова (128), А.И. Щербакова (194,195) и др. выделяются основные функции учителя и соответствующие им знания и умения.
Модель деятельности по формированию у студентов методического умения обучать решению учебных физических задач
Условием для разработки методики формирования у студентов обобщенного умения обучать учащихся решению задач является построение и анализ модели методической подготовки будущих учителей к деятельности учителя.
Рассмотрим деятельность учителя по обучению школьников решению задач как систему, моделирующую данный вид деятельности. Для этого необходимо определить понятия "модель" и "моделирование".
Одним из современных методов научного познания является моделирование. Этот метод направлен на изучение известных моделей и на проектирование новых. Основное преимущество моделирования перед другими методами - его возможность упростить деятельность, связанную с планированием и выполнением эксперимента. Анализируя процесс научного познания, Н.Н. Моисеев (96) указывает на его ступенчатый характер: наблюдение, опыт и накопление фактов; абстрактное описание изучаемого объекта исследования, обобщение и построение теории; использование ее выводов в практической деятельности. При этом относительные истины об изучаемом объекте он называет моделями. Разделяя эту точку зрения, мы согласны с тем, что наши знания о реальном мире можно представить как систему информационных моделей.
Изучая вопросы моделирования, А.Н. Лебедев приводит классификацию моделей по двум признакам: по закону функционирования (логические и материальные); по основанию перехода от модели к оригиналу и обратно (условные, аналогичные и математические), различает их по видам, показывает возможности применения моделирования при решении математических задач (74).
В.В. Давыдов (34) считает, что модели выступают и как продукт, и как средство осуществления деятельности.
А.И. Уемов определяет модель как систему, исследование которой служит средством для получения информации о другой системе (166, с. 48). Данного определения часто придерживаются в психолого-педагогических исследованиях.
Идее моделирования в дидактике посвящено достаточное количество работ. Разработке функций моделей учебной деятельности учащихся посвящены работы ВЛ. Беспалько (8), B.C. Гершунского (24), Л.Л. Гуровой (32), И.Я. Лернера (80), Л.М. Фридмана (184). Широко практикуется модельное представление отдельных сторон и структур обучения, что нашло отражение в исследованиях Н.Ф. Талызиной (149), Л.М. Фридмана (184) и др. В.А. Тай-ницким (151), А.Ю. Уваровым (165) рассматривается моделирование как метод обучения физике и как метод дидактических исследований.
В частных методиках, в том числе и в методике обучения физике, также широко используется метод моделирования. Разработаны многоуровневые модели для определения уровня знаний учащихся по усвоению физических понятий (И.И. Пронина, 118). Использование метода конструирования в обучении решению физических задач рассматривается в исследовании Ю.П. Дубенского (40) и др.
Задачи, организация и методика проведения педагогического эксперимента
Изложенная в данной диссертации модель методической подготовки будущих учителей, направленная на совершенствование процесса формирования у них умения обучать школьников решению задач, является конструктивной основой планирования и проведения педагогического эксперимента, который был осуществлен с целью проверки исходной педагогической гипотезы.
Педагогический эксперимент осуществлялся с 1992 года и включал констатирующий, пробный и обучающий эксперимент.
В педагогическом эксперименте применялись методы: наблюдения, анкетирования, беседы, анализа письменных работ и отчетов студентов по выполнению заданий-проектов, изучения компьютерных программ.
Подготовка, организация, проведение эксперимента проводилась на основе методики, разработанной авторами (46, 90, 91, 117, 136 и др.). Статистическая обработка полученных данных осуществлялась на основе методов, описанных в работах (28, 102 и др.).
Приступая к проведению педагогического эксперимента по проверке эффективности предлагаемой экспериментальной методики мы исходили из предположения, что:
- в процессе реализации разработанной нами методики должен повышаться уровень сформированности педагогического умения у студентов по формированию у учащихся умений и навыков решения задач по физике, приближаясь к высокому уровню его сформированности;
- к концу обучения на 5 курсе уровень сформированное обобщенного умения обучать учащихся решению задач должен отвечать требованиям высокого уровня его развития. В ходе педагогического эксперимента решались следующие задачи:
1) выявить уровни сформированности у студентов умения обучать учащихся решению задач по физике в условиях традиционного обучения;
2) изучить состояние готовности будущих учителей к применению компьютера в обучении учащихся решению учебных физических задач;
3) проверить эффективность предлагаемой методики подготовки студентов к деятельности по формированию у учащихся умений и навыков решения физических задач.
В соответствии с поставленными основными задачами педагогический эксперимент осуществлялся в несколько этапов. Рассмотрим организацию и методику его проведения на каждом этапе.
На первом этапе (1992-93 гг.) был проведен констатирующий эксперимент. В его задачи входило: выявление уровня сформированности у будущих учителей умения обучать учащихся решению задач по физике в условиях традиционного обучения; изучение готовности студентов применять компьютерные технологии в предстоящей деятельности.
Для решения данной задачи оказалось необходимым:
а) разработать критерии уровней сформированности у будущих учителей умения обучать учащихся решению задач по физике;
б) провести характеристику уровней сформированности данного дидактического умения;
в) выявить структуру педагогической деятельности учителя по формированию у учащихся умения решать задачи;
г) выявить мотивацию студентов к использованию компьютера в обучении школьников физике.
На этапе констатирующего эксперимента нам интересно было выяснить насколько полным является представление студентов о методике обучения решению задач. Для этого студентам пятого курса физического факультета (всего 57 человек) было предложено письменно ответить на следующие вопросы и выполнить задания:
1) дайте определение понятию "учебная физическая задача";
2) что вы понимаете под структурой задачи?
3) проведите анализ предложенной задачной ситуации и сформулируйте задачу;
4) предложите программу действий учителя по ознакомлению учащихся с содержанием условия задачи.
