Содержание к диссертации
Введение
1 НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ И ПСИХОЛОГО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ У УЧАЩИХСЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ УМЕНИЙ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ РЕШЕНИЮ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЗАДАЧ НА УРОКАХ ФИЗИКИ 17
1.1 . Тенденции обучения учащихся решению экспериментальных физических задач в основной и полной средней школе . 17
1.2.Понятие «исследовательское умение», его содержание и структура 35
1.3.Психологические аспекты обучения учащихся решению экспериментальных физических задач 44
1.4.Педагогические аспекты становления ученика как субъекта обучения в процессе решения экспериментальных задач по физике 56
Выводы по главе 1 67
2 ОСНОВЫ МЕТОДИКИ ОБУЧЕНИЯ РЕШЕНИЮ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ЗАДАЧ, ОРИЕНТИРОВАННОЙ НА ФОРМИРОВАНИЕ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ УМЕНИЙ УЧАЩИХСЯ 69
2.1. Цели обучения физике в средней школе и возможности использования экспериментальных задач для формирования исследовательских умений учащихся 69
2.2. Модель организации уроков физики с использованием экспериментальных задач 83
2.3. Развитие элементов исследовательской деятельности в процессе обучения решению формализованных экспериментальных задач с использованием традиционного и нового оборудования школьного кабинета физики 100
2.4. Развитие элементов исследовательской деятельности в процессе обучения решению неформализованных задач 113
2.5. Примеры конструирования тематических комплексов экспериментальных задач для использования в обучении физике 129
2.5.1. Основная школа 129
2.5.2. Полная средняя школа 135
Выводы по главе 2 141
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРЕДЛОЖЕННОЙ МЕТОДИКИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ЗАДАЧ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ УМЕНИЙ УЧАЩИХСЯ 143
3.1. Организация и основное содержание педагогического эксперимента по реализации методики использования экспериментальных физических задач 144
3.2. Итоги педагогического эксперимента по развитию исследовательских умений учащихся на основе методики использования экспериментальных задач по физике 173
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 179
БИБЛИОГРАФИЯ 185
ПРИЛОЖЕНИЕ 202
- Тенденции обучения учащихся решению экспериментальных физических задач в основной и полной средней школе
- Цели обучения физике в средней школе и возможности использования экспериментальных задач для формирования исследовательских умений учащихся
- Организация и основное содержание педагогического эксперимента по реализации методики использования экспериментальных физических задач
Введение к работе
Актуальность исследования. Многообразие ситуаций неопределенности, с которыми сталкивается молодое поколение, выдвигает перед системой общего образования широкий спектр задач, связанных с накоплением учащимися позитивного опыта нахождения ответов на вопросы, касающиеся реальных явлений окружающего мира. Наряду со знаниями у современных выпускников школы должны быть сформированы умения анализировать проблемы, разбираться в сложных ситуациях, решать различного рода задачи, делать выводы и умозаключения.
В Федеральном компоненте Государственного образовательного стандарта, в Национальной образовательной инициативе «Наша новая школа» подчеркивается, что важнейшими условиями становления современной личности становятся такие качества, как инициативность, способность творчески мыслить и находить нестандартные решения. Особо отмечается необходимость вовлечения школьников в исследовательские проекты, творческую деятельность, в процессе которых учащиеся учатся конструировать, изобретать, использовать полученные знания на практике.
Развитие способности учащихся к исследовательской деятельности отчетливо выдвигается в качестве одного из основных направлений совершенствования образования, в котором обучению физике традиционно принадлежит лидирующая роль.
Решению проблемы формирования и развития исследовательских умений учащихся были посвящены работы В.И.Андреева, Л.И.Анциферова, В.В.Майера, В.А.Орлова, И.Г.Пустильника, В.Г.Разумовского, А.В.Усовой и ряда других известных исследователей проблем общего образования, в которых подчеркнута ценность решения экспериментальных задач как наиболее естественного процесса, связанного с изучением реальных природных явлений и способствующего разноплановому развитию учащихся. Однако изменившиеся условия школьного физического образования, связанные в том числе с возможностями современной образовательной среды, а также с требованиями к результатам обучения и к организации учебно-исследовательской деятельности, заставляют по-новому рассматривать вопрос о формировании исследовательских умений в процессе обучения физике, оттеняя исследовательскую направленность экспериментальных задач.
Таким образом, актуальность исследования обусловлена следующими противоречиям:
между целями обучения физике, связанными с необходимостью формирования у учащихся знаний и умений методологического характера и характером обучения физике в средней школе, обусловленным существующим программно-методическим обеспечением;
между необходимостью развития у учащихся опыта учебно-исследовательской деятельности, требующей больших временных затрат, и тенденцией к сокращению количества учебных часов, выделяемых на естественнонаучные дисциплины;
- между возможностями оборудования современного кабинета физики и недостаточной разработанностью методики его использования.
Необходимость разрешения вышеуказанных противоречий определила проблему исследования: поиск эффективных способов использования экспериментальных физических задач для формирования и развития у учащихся исследовательских умений.
Объект исследования - процесс обучения физике в средней школе в условиях совершенствования современного образования.
Предмет исследования - методика обучения решению экспериментальных физических задач, ориентированная на формирование исследовательских умений учащихся.
Цель исследования - выявить и изучить возможности использования экспериментальных задач в обучении физике, связанные с комплексным применением традиционного, цифрового, а также самодельного оборудования кабинета физики, и разработать методику использования экспериментальных физических задач, способствующую формированию и развитию у учащихся исследовательских умений.
Гипотеза исследования - обучение решению экспериментальных физических задач будет способствовать целенаправленному и интенсивному формированию у учащихся исследовательских умений, а также повышению качества знаний учащихся по физике, если:
учебно-исследовательская деятельность учащихся будет организована в соответствии со структурой научного экспериментального метода исследования, т.е. на каждом этапе урока будет запланировано использование экспериментальной задачи с упором на отработку соответствующего этапа экспериментального метода;
включение экспериментальных задач в различные структурные элементы уроков физики разных типов в зависимости от их дидактических целей проводить систематически;
использовать комплексы экспериментальных задач, построение которых осуществляется на основе совместного использования традиционного, цифрового и самодельного оборудования кабинета физики.
Задачи исследования:
На основе анализа научно-методической и психолого-педагогической литературы изучить возможности формирования и развития исследовательских умений у учащихся в процессе обучения физике.
Выявить уровень представлений учащихся об экспериментальной исследовательской деятельности, а также уровень сформированности у них исследовательских умений.
Обосновать новые возможности использования в обучении экспериментальных физических задач для развития исследовательских умений учащихся.
Выявить основные направления и способы систематического использования экспериментальных задач на уроках физики.
На основе возможностей современной образовательной среды обучения физике разработать содержание тематических комплексов экспериментальных задач для основной и полной средней школы.
Разработать методику целенаправленного формирования и развития исследовательских умений учащихся при решении экспериментальных физических задач, раскрывающую возможности современной образовательной среды.
Экспериментально проверить эффективность разработанной методики обучения решению экспериментальных задач в формировании исследовательских умений учащихся на уроках физики.
Для решения поставленных задач использованы следующие методы исследования: теоретический анализ литературы по проблеме исследования; изучение передового педагогического опыта; анализ содержания и организации процесса обучения физике в школе; экспертные оценки содержания и организации, предлагаемых к внедрению методических рекомендаций; педагогические наблюдения; педагогический эксперимент со статистической обработкой его результатов.
Теоретико-информационная база исследования:
избранные труды физиков-исследователей разных периодов развития науки о соотношении экспериментального и теоретического методов изучения природы;
работы, раскрывающие различные аспекты экспериментального метода в обучении физике в школе (Л.И.Анциферов, В.С.Данюшенков, Ю.И.Дик, П.В.Зуев, В.А.Извозчиков, Ф.П.Кесаманлы, Б.А.Комаров, М.С.Красин, В.В.Майер, Г.Г.Никитин, А.А.Покровский, М.И.Старовиков, Т.Н.Шамало, А.В.Усова);
работы, раскрывающие различные аспекты обучения решению физических задач и использования эксперимента в их постановке и решении (А.К.Атаманченко, И.С.Башкатова, В.С.Бабаев, С.В.Бубликов, Г.А.Бутырский, А.А.Давиденко, М.А.Жужа, С.Е.Каменецкий, А.С.Кондратьев, В.Н.Ланге, Л.А.Ларченкова, А.Н.Малинин, С.С.Мошков, Ю.А.Сауров, В.Г.Разумовский, А.П.Рымкевич, Н.Н.Тулькибаева);
работы, посвященные возможностям современной образовательной среды и применению информационных технологий в обучении физике (Г.А.Бордовский, И.Б.Горбунова, В.А.Извозчиков, Д.А.Исаев, В.В.Лаптев, А.В.Ляпцев, В.И.Сельдяев, А.И.Скворцов, А.В.Смирнов, А.И.Ходанович);
работы, раскрывающие тенденции развития физического образования по организации уроков, по исследовательской и мировоззренческой направленности обучения физике (ВА.Бордовский, Н.Е.Важеевская, Р.Ю.Волковыский, Г.М.Голин, И.В.Гребенев, М.Д.Даммер, И.А.Иродова, И.С.Карасова, И.Я.Ланина, Л.В.Медведева, В.Н.Мощанский, А.А.Никитин, И.И.Нурминский, Н.С.Пурышева, В.Г.Разумовский, Н.В.Шаронова, Н.В.Шиян, Р.Н.Щербаков);
психолого-педагогические исследования по проблемам развития учащихся в процессе обучения решению задач, мотивации и становления ученика как субъекта обучения (Г.Айзенк, Г.А.Балл, А.Е.Бахмутский, Б.Блум, Г.А.Берулава, Д.Б.Богоявленская, Л.С.Выготский, В.В.Давыдов, Н.М.Зверева,
ИА.Зимняя, ЛА.Иванова, О.Е.Лебедев, АКМаркова, А.Е.Марон, ААМашиньян, Ж.Пиаже, МА.Холодная, Р.М.Шейразина, И.С Якиманская).
Достоверность и обоснованность результатов и выводов исследования обеспечена разносторонним анализом проблемы; внутренней непротиворечивостью полученных результатов и их соответствием достижениям психологии развития интеллекта и педагогики становления учащегося как субъекта обучения; положительными заключениями экспертов при оценке содержания и организации деятельности учащихся; использованием разнообразных методов исследования, адекватных поставленным задачам; репрезентативностью и положительными результатами педагогического эксперимента, проводившегося в течение 2006 - 2009 учебных годов с участием на различных этапах 27 учителей Санкт-Петербурга, из которых 8 принимали участие в экспериментальном обучении и 412 учащихся.
Логика и основные этапы исследования.
Анализ литературы и изучение состояния проблемы обучения решению экспериментальных задач (ЭЗ) и формирования исследовательских умений учащихся в отечественной и зарубежной теории и практике обучения физике. Изучение психолого-педагогических аспектов развития учащихся в процессе обучения решению ЭЗ по физике. Разработка исходной гипотезы, цели, конкретных задач, предмета исследования. Уточнение понятийного аппарата по проблеме исследования. Отбор методов исследования. Проведение констатирующего этапа педагогического эксперимента. Разработка и апробация методических рекомендаций по содержанию и организации познавательной деятельности учащихся по решению ЭЗ с использованием типового традиционного и нового оборудования кабинета физики. (2006 - 2007 уч. г.)
Теоретическое обоснование и практическая разработка тематических комплексов ЭЗ. Проведение поискового и формирующего этапов педагогического эксперимента. Апробация критериев эффективности методики, направленной на формирование и развитие исследовательских умений учащихся в процессе обучения решению ЭЗ. (2006 - 2009 уч. гг.)
Проверка выводов в контрольном педагогическом эксперименте. Привлечение экспертов к оценке содержания материалов исследования и организации педагогического эксперимента. (2008 - 2009 уч. г.)
Анализ и обобщение теоретико-экспериментальных данных. Внедрение разработанных основ развития исследовательской деятельности учащихся в процессе обучения решению ЭЗ в педагогическую практику в школах, а также в системы подготовки и повышения квалификации учителей физики. (2008 - 2009 уч. г.)
На защиту вынесены следующие положения:
1. Экспериментальная задача как один из видов школьного физического эксперимента, наиболее полно отражающий характерные этапы научного экспериментального метода исследования, позволяет совместить целенаправленное обучение основам научного метода познания с решением традиционно важных задач урока физики.
Целенаправленному формированию и развитию исследовательских умений учащихся способствует методика обучения физике, основанная на систематическом использовании экспериментальных задач на различных этапах уроков, подобранных в соответствии с дидактической целью определенного этапа урока.
Разработанный учебно-методический комплекс позволяет организовать деятельность учащихся по решению экспериментальных задач и оптимизировать затраты учебного времени, необходимого для систематического решения экспериментальных задач, расширение спектра и повышение практической направленности которых может быть осуществлено при использовании цифровой и компьютерной техники как средства и как объекта изучения.
Научная новизна исследования и полученных результатов.
В отличие от предшествующих работ, в которых в основном рассматривается содержательная сторона экспериментальной задачи и ее место в учебном процессе, в данной работе:
Обоснована целесообразность и возможность систематического включения экспериментальных задач в различные элементы уроков физики разных типов для целенаправленного и интенсивного формирования и развития у учащихся исследовательских умений.
Выявлены и реализованы возможности комплексного использования типового оборудования кабинета физики, самодельных приборов, а также цифровой фото-, видеоаппаратуры и компьютера для постановки и решения экспериментальных задач по различным темам курса физики средней школы.
Сформирован учебно-методический комплекс для организации систематической деятельности учащихся по решению экспериментальных задач, позволяющий оптимизировать затраты времени на решение экспериментальных задач на уроках физики разных типов.
Экспериментальные задачи классифицированы на формализованные, отражающие поисковую деятельность по решению задач, в которых вопрос сформулирован в явном виде, и неформализованные, деятельность учащихся при работе над которыми заключается в самостоятельной формулировке вопросов после проведения опытов и измерений, а также поисках ответов на сформулированные вопросы.
Разработана методика целенаправленного формирования и развития у учащихся исследовательских умений, основанная на реализации учебно-исследовательской деятельности учащихся по решению экспериментальных физических задач в соответствии с характерными этапами структуры эксперимента как метода научного познания. Данная методика подразумевает использование экспериментальной задачи на каждом этапе урока с упором на отработку соответствующего этапа экспериментального метода исследования.
Для повышения степени обоснованности выставления оценки учащемуся за решение экспериментальной физической задачи предложено использовать показатель успешности решения физической экспериментальной задачи (П), основанный на поэлементном анализе решения и отличающийся большей степенью детализации оценивания.
Теоретическая значимость результатов исследования.
Разработана модель организации уроков физики, характерной составляющей которых является использование экспериментальной задачи в различных структурных элементах урока в зависимости от их дидактических целей, что способствует целенаправленному формированию разноплановых исследовательских умений учащихся.
Расширено классическое определение экспериментальной задачи с ориентиром на актуальные проблемы современной школы, связанные с необходимостью формирования методологических знаний и умений учащихся.
Практическая значимость работы.
Разработано содержание методики обучения учащихся решению экспериментальных задач, соответствующее современным возможностям школьного кабинета физики. Предложено содержание тематических комплексов экспериментальных физических задач для основной школы по разделам: «механические явления», «тепловые явления», «электромагнитные явления», «световые явления»; для полной средней школы по разделам «механика», «молекулярная физика», «электродинамика». Содержание методики доведено до уровня дидактических материалов и методических рекомендаций к их использованию в обучении учащихся 7-11-х классов.
Разработки используются в практике обучения физике в ряде школ С.Петербурга, а также в методической подготовке студентов старших курсов факультета физики РГПУ им. А.И.Герцена.
Апробация и внедрение результатов исследования. Практические результаты исследования - содержательные и организационные вопросы методики формирования и развития исследовательских умений учащихся при решении экспериментальных физических задач апробированы в процессе проведения педагогического эксперимента, а также в практической работе диссертанта в школе № 26 С.-Петербурга и при прохождении ассистентской и доцентской практики в РГПУ им. А.И.Герцена.
Основные положения и результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались: на Международной конференции «Физика в системе современного образования» (СПб., 2007, 2009), на Международной научно-практической конференции Герценовские чтения «Актуальные проблемы обучения физике в средней и высшей школе» (СПб., 2006-2009); на 8-й городской конференции учителей физики Санкт-Петербурга «Базовый уровень преподавания физики в условиях профильного обучения: проблемы и решения (СПб., 2010); на конференции учителей Санкт-Петербурга и Ленинградской области «Новой школе - нового учителя: школа методического мастерства» (СПб., 2010); на научных семинарах кафедры методики обучения физике РГПУ им. А.И.Герцена.
Результаты исследования внедрены в практику работы по повышению квалификации учителей физики в Санкт-Петербургской академии постдипломного педагогического образования и Ленинградском областном институте развития образования; методической подготовке студентов старших кур-
сов РГПУ им. А.И.Герцена; обучения физике учащихся школ №№ 26, ФМЛ №30, 157, 244, 378, 384, 590 С.-Петербурга.
Структура и объем диссертации. Диссертация общим объемом 211 страниц иллюстрирована таблицами, рисунками, схемами и состоит из введения, трех глав, заключения, библиографии и приложений. Список литературы включает 187 наименований, из них 10 на английском языке.
Тенденции обучения учащихся решению экспериментальных физических задач в основной и полной средней школе
В процессе формирования мотивации выработки умений уверенно решать задачи школьника, изучающего физику на профильном уровне, учителю полезно руководствоваться педагогическим опытом П.Л.Капицы в подготовке исследовательских кадров, считавшего, что «Перед тем как решить крупную научную проблему, ученым надо уметь ее решать в малых формах» [65]. Мотивации к решению задач школьника, изучающего физику на базовом уровне и не связывающего свою дальнейшую деятельность с наукой или техникой, служит накопление опыта решения разнообразных проблем как проявление и тренировка интеллекта и творческих способностей.
При всей полярности подходов к обучению физике в профильном образовании - от физико-математического до гуманитарного принципиально важно научить учащихся находить необходимую информацию, преобразовывать ее в соответствии с определенными требованиями и поступать согласно полученным выводам. При выполнении перечисленных действий, которые явно или неявно присутствуют в решении физических задач и проявляются интеллектуальные умения человека [1, 166, 174]. Поэтому, наряду со знаниями фактического характера, уровень развития мышления учащихся по окончании школы является наиболее существенным показателем образования [21, 72, 167, 168 и др.].
Анализ научно-методической литературы и практики обучения физике показывает, что универсальных подходов для выработки умения решать физические задачи не существует. Поэтому работы многих поколений отечественных и зарубежных учителей, методистов физики и исследователей, связанных с преподаванием, посвящены организации накопления учащимися позитивного опыта в деятельности по решению задач [127, 146, 149, 183, 184, 186, и др.]. Сложились различные методические подходы к обучению решению физических задач, среди которых обучению решению экспериментальных задач в последнее время уделяют все больше внимания [4, 6, 8, 27, 50, 83, 185, 187]. Рассмотрение различных классификаций в методике обучения решению задач способствует согласованию терминологии и отражает традиции методических исследований в данной области. Поэтому в логике дальнейшего изложения будем придерживаться традиций, выдержавших проверку временем.
В настоящее время в методике обучения решению физических задач можно выделить два основных направления, задающих ориентиры развития этой области методических исследований [87, 88].
В одном направлении [22, 63, 92, 96, 99, 115, 116, 129, 145, 149], основанном на психологической теории деятельности А.Н.Леонтьева, структура процесса решения физической задачи выражается через структуру учебного алгоритма включающей в себя следующие действия: ознакомление с задачей, составление плана решения, осуществление плана решения, проверка полученного решения, а также операции: ориентирование, планирование, исполнение, контроль, по реализации каждого из действий. При этом цель обучения состоит в формировании у учащихся обобщенных умений решать физические задачи. Для реализации этой цели предлагаются обобщенные алгоритмы действий по решению физических задач. Применение алгоритмов решения задач по различным темам предполагает усвоение школьниками не только фактического материала, но и самих алгоритмов. Однако на все случаи учебно-познавательной деятельности учащихся, которая при решении не типовых тренировочных задач, а задач исследовательского характера становится поисковой деятельностью, алгоритмы предложить невозможно. Поэтому для успешного обучения решению физических задач необходимо накопление индивидуального опыта решения задач.
Цели обучения физике в средней школе и возможности использования экспериментальных задач для формирования исследовательских умений учащихся
Использование экспериментальных задач в обучении отвечает целям как общего основного, так и среднего полного общего образования по физике на базовом и профильном уровнях. Действующие цели отражены в соответствующих нормативных документах и стандартах общего образования по физике. Проведенное исследование способствует наиболее полной реализации следующих целей, выделенных отдельными строками в стандарте как профильного, так и базового уровня «освоение знаний о методах научного познания природы (в диссертации реализовано на примере экспериментального познания, А.Б.); ... овладение умениями проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты, обрабатывать результаты измерений, выдвигать гипотезы и строить модели, устанавливать границы их применимости; ...». Результаты исследования способствуют достижению целей обучения: применению знаний (в том числе и для решения физических задач); формированию умений «...делать выводы на основе экспериментальных данных; ...»; развитию познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей (в том числе и в процессе решения физических задач); воспитания (в том числе сотрудничать в процессе совместного выполнения задач); использованию приобретенных знаний и умений (в том числе для решения практических задач) [Стандарты цит. по 138,139, с.66, 68].
Систематическое использование экспериментальных задач в обучении физике оттеняет исследовательскую направленность образования и дает основания для поисков путей совершенствования целей общего образования по физике и способов их достижения. Общим ориентиром выступает повышение практических умений и навыков до уровня экспериментальных компетентностей учащихся по физике как «знаний в действии» [42, 80], которыми должны обладать выпускники.
Видно, что при составлении стандартов общего образования по физике учтены и обобщены различные педагогические трактовки целей обучения. Одна из наиболее известных в зарубежной педагогике трактовок целей обучения - таксономия целей обучения, явившаяся следствием необходимости измерения результатов обучения, разработана под руководством Б.Блума [178]. Цели обучения в ней классифицируются по следующим группам: 1) когнитивные, или познавательные (знания, интеллектуальные умения); 2) аффективные (интересы, установки, ценности, убеждения); 3) психомоторные (двигательные умения и навыки).
Сравнение работ отечественных и зарубежных педагогов позволяет найти сходство в их позициях относительно общих целей обучения. Общие цели обучения в основном проявляются в том, что наиболее ценной и содержательной стороной образования является обучение ориентировке в сложных ситуациях, обучение принятию решений, усвоение основ научного мышления, перенос знаний в новые области.
Руководствуясь изложенным выше, а также циклом научного познания [127], представлениями об учебном познании и научном мышлении в физике [61, 66, 72, 93, 109 и др.] и одной из наиболее известных в отечественной дидактике трактовкой целей обучения [121], данной на основе анализа структуры человеческой деятельности, обобщенные цели использования экспериментальных задач в обучении физике по итогам проведенного исследования представляются следующими:
1. Формирование знаний о действительности. Из них для обучения физике при использовании экспериментальных задач характерно:
- усвоение представлений о сложности реальных систем, обусловливающих необходимость использования при их изучении знаний из разных разделов курса физики;
- понимание необходимости комплексного экспериментального изучения и модельного описания реальных систем;
-возможность решения (точного или приближенного) на основе применения к их анализу физических знаний различной степени общности (фактов, явлений; понятий и величин; законов; методологических принципов; теорий), не выходящих за рамки стандартов общего образования.
2. Осуществление известных способов деятельности на базе знаний, т. е. умения и навыки. Исходя из этого, в гл.З предложен обобщенный поэлементный состав анализа деятельности ученика, повышающий степень детализации и объективности оценивания учебных достижений учащихся при решении экспериментальных задач (в виде показателя успешности решения физической экспериментальной задачи (П)).
Организация и основное содержание педагогического эксперимента по реализации методики использования экспериментальных физических задач
Педагогический эксперимент был основан не только на том, что предложено вниманию учащихся, а именно - содержание комплексов экспериментальных задач по основным разделам курса физики, при изучении которых в условиях школьного кабинета физики могут быть поставлены экспериментальные задачи, но и на том, как организовано использование содержания предложенных тематических комплексов. Организационная сторона педэксперимента была реализована путем применения педагогических технологий как традиционной, так и исследовательской [5, 68, 85], сочетавшихся в рамках разработанной в ходе исследования модели использования экспериментальных задач в обучении физике. В ходе педэксперимента проведено анкетирование учителей физики в СПбАППО и ЛОИРО. Примеры анкет приведены в Приложении.
Первое знакомство учащихся с экспериментальными задачами и возможностями их решения в экспериментальных группах происходило фронтально в рамках традиционной технологии, начиная с первых уроков в 7 классах при изучении раздела «Физика и физические методы изучения природы».
Поясним сказанное примером. В практической части урока 2/2 по теме «Физические величины. Измерение физических величин» после определения цены деления линейки и измерения длины и ширины тетради и клетки тетради учащимся была предложена следующая задача.
3.1-1. Используя только тетрадный лист в клетку, измерить длину, ширину и толщину задачника по физике в мягкой обложке; учебника физики в твердой обложке. Какова цена деления тетрадного листа, использованного в качестве измерительного инструмента? Проверить измерения с помощью измерительной линейки.
Учащиеся перед тем, как приступить к измерениям, определили «цену деления» тетрадного листа как измерительного инструмента, которая равна характерному линейному размеру образующей квадратной клетки (0,5 см). Некоторые учащиеся подметили, что с помощью такого инструмента можно измерить длину меньшую, чем размер клетки. Если лист сложить так, чтобы клетка была сложена ровно пополам, то минимальная длина, которую можно измерить таким инструментом, равна половине характерного размера клетки (0,25 см). Как показали дальнейшие измерения примерно на эту величину твердая обложка длиннее сброшюрованного блока учебника.
По мере формирования экспериментальных умений и навыков как учебно-познавательных компетенций учащимся предоставлялась большая самостоятельность не только в проведении измерений, но и в предложении и реализации способов рациональных измерений, повышении их точности, требовавшие проявлений исследовательских способностей и творчества, в том числе с использованием цифровой фото- и видеоаппаратуры и обработки результатов экспериментов на компьютере.
Педагогический эксперимент проводился в группах, краткая характеристика которых приведена в таблице 3.1-1.
В группах №№ 3, 5, 6, 7 классы подбирались так, что один класс в параллелях 7-11 классов был экспериментальным, второй - контрольным. Состав учащихся при переходе их из 10 в 11 классы оставался без значительных изменений, которые могли бы повлиять на ход контрольного этапа эксперимента. Поэтому преемственность экспериментального и традиционного преподавания сохранялась при переводе учащихся из 10 в 11 классы. При этом один и тот же учитель работал в обоих классах, как в экспериментальных, так и контрольных. В группах №№ 1,2,4 эксперимент проводился методом перекрещивающихся групп. При этом классы этих групп были поочередно экспериментальными и контрольными. Учащиеся, находящиеся на домашнем обучении, также привлекались к выполнению домашних экспериментальных заданий творческого характера и решению экспериментальных задач при посещении ими консультаций в школе.
