Введение к работе
Актуальность исследования. Основными направлениями модернизации российского образования на период до 2010 года являются личностная ориентация образования, его деятельностный характер, направленность образования на формирование обобщенных способов учебной, познавательной, коммуникативной, практической и творческой деятельности, приобретение учащимися опыта использования усвоенных знаний, умений и способов деятельности в жизни для решения практических задач.
В связи с этим задача учителя: сформировать у учащихся прочные, осознанные знания; познакомить учащихся с методами изучения явлений природы, применяемыми в науке; подготовить их к самостоятельной познавательной деятельности; научить комплексному применению своих знаний и умений, т.е. сформировать у них познавательные компетентности.
Учитель должен раскрыть перед учениками характер и глубину взаимосвязи разных сторон объективного мира, знания о котором находят отражение в учебных предметах. Миссия учителя заключается не в сообщении максимально возможной суммы научных знаний, а в обучении учащихся методам познания, развитии их мышления, умения самостоятельно приобретать и систематизировать знания, комплексно применять их в жизни, в нестандартных ситуациях. Решение этих задач находит отражение в современной концепции школьного образования, выдвигающей на первый план развитие интеллектуальных способностей учащихся, таких, как: повышенная интеллектуальная восприимчивость, лабильность (подвижность) и гибкость мышления, способность к усвоению новой информации, систематизации информации.
Проблемы обучения и развития учащихся в учебном процессе находят отражение в исследованиях психологов и педагогов: Л.С. Выготского, В.В. Давыдова, А.Н. Леонтьева, И.Я. Лернера, В.В. Краевского и др.; приемы развития мышления в процессе обучения рассматриваются в работах А.А. Боброва, З.А. Вологодской, С.А. Суровикиной, О.К. Тихомирова, Н.Н. Тулькибаевой, А.В. Усовой и др.; на формирование умений комплексного применения знаний указывают в своих работах И.Д. Зверев, Г.А. Ларионова, В.Н. Максимова, А.В. Усова, М.А. Чувырина, О.Р. Шефер и другие. Все это убеждает нас в необходимости организации познавательной деятельности учащихся, направленной на систематизацию и обобщение знаний с целью их углубления, совершенствования практических умений и навыков.
На наш взгляд, обобщение и систематизацию знаний, полученных в предшествующие годы обучения, целесообразно осуществлять в старших классах в процессе изучения физики на основе комплексного подхода, обеспечивающего целостное восприятие естественнонаучных знаний и выступающего как средство и условие повышения эффективности образовательного процесса, его оптимизацию.
Несмотря на то, что о систематизации знаний и умений на основе комплексного подхода писали еще Ф. Энгельс и К. Маркс, проблема эта до сих пор актуальна и далека от реализации в школьной практике.
Проблеме использования системного подхода в методике физики посвящен ряд работ. В одних исследованиях рассматриваются различные конструкции и методики использования системы задач определенного типа (В.Е. Володарский, О.Р. Шефер и др.); в других – формы организации познавательной деятельности учащихся (И.С. Карасова, С.А. Крестников и др.); в-третьих исследуется характер процесса формирования системных знаний (Ю.А. Самарин, А.В. Усова, В.В. Завьялов, А.Н. Звягин и др.). В последнее время появились работы, посвященные решению задач и заданий, требующих от учащихся умения комплексного применения знаний и умений (Г.А. Ларионова, М.А. Чувырина, О.Р. Шефер, А.В. Усова, И.М. Василькова, В.С. Елагина, С.А. Старченко и др.). Но, на наш взгляд, в этих работах недостаточно уделено внимания методике формирования у учащихся умения комплексного применения своих знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике, не разработана её обобщенная модель.
Анализ методологической, психолого-педагогической, научно-методической литературы, практики обучения физике учащихся в школе, формирования и развития профессионально-методических умений будущих учителей физики в педвузе, учителей физики на курсах повышения квалификации и особенностей современного состояния образования, а также социально-экономического развития России приводит к мысли о существующих противоречиях в образовательном процессе школы:
-
Между социальной потребностью общества в выпускниках средней общеобразовательной школы, владеющих умением комплексного применения знаний и умений на практике в нестандартных ситуациях, и недостаточностью методических разработок по данной проблеме для соответствующей подготовки учителей, становления и развития их профессиональной компетентности.
-
Между необходимостью формирования у школьников целостной системы знаний по предметам естественнонаучного цикла и традиционной ориентацией учебных предметов на узкопредметное научение школьников в отрыве от целостной естественнонаучной структуры, в рамках которой формируется мировоззрение современного человека.
-
Между существующей практикой интеграции и дифференциации учебных дисциплин (межпредметные связи, элективные курсы, интегративные предметы, факультативы и др.) и отсутствием теоретических и методических основ формирования у учащихся умения синтезировать знания по различным предметам естественнонаучного цикла, комплексно применять их при решении проблем, возникающих в реальных ситуациях.
-
Между значимостью систематизации знаний и умений у учащихся на основе комплексного подхода к естественнонаучным дисциплинам – с одной стороны, и низким уровнем её осуществления в практике обучения – с другой стороны.
Необходимость разрешения противоречий обуславливает актуальность исследования и его научную проблему, состоящую в поиске ответов на вопросы: каковы концептуальные основы подготовки учащихся общеобразовательных школ к комплексному применению знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам в процессе обучения физике? Какова модель методики формирования у учащихся умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике? Каковы содержание, технологии, механизмы реализации и методы оценки эффективности методики формирования у учащихся умений комплексно применять знания на практике?
Целью исследования является обоснование, разработка и реализация концепции комплексного применения школьниками знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике.
Объектом исследования является процесс обучения учащихся старших классов средней школы физике.
Предметом исследования является методика формирования у учащихся комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике в 10 – 11 классах.
Выбор курса физики 10-11 классов общеобразовательной средней школы для решения проблемного исследования определен тем, что это завершающий этап изучения физики в средней школе, на котором происходит обобщение и систематизация у учащихся всех полученных ранее знаний и умений, формируется естественнонаучная картина мира и элементы общенаучной картины мира.
Гипотеза исследования: формирование у учащихся старших классов средней школы умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике будет эффективным, если:
разработать концепцию построения процесса обучения физике, направленного на формирование у учащихся умений комплексного применения знаний и умений по другим естественнонаучным дисциплинам;
определить блочную структуру дидактической модели методики формирования умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике, отражающую мотивационно-целевой, содержательный, организационно-деятельностный, диагностический аспекты обучения;
выявить дидактические условия эффективного функционирования модели методики формирования умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике,
разработать критерии, показатели и уровни сформированности умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам.
Задачи исследования:
-
на основе анализа состояния проблемы в педагогической теории и практике обучения физике определить теоретико-методологические основы формирования комплексного применения учащимися общеобразовательных школ своих знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике;
-
разработать концепцию формирования у учащихся старших классов средней школы комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике;
-
построить дидактическую модель методики формирования у учащихся старших классов средней школы умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике, состоящую из следующих взаимосвязанных блоков: мотивационно-целевой, содержательный, организационно-деятельностный и диагностический;
-
разработать в качестве одного из средств самостоятельной работы учащихся старших классов общеобразовательной школы систему учебно-познавательных задач и заданий по физике, требующих комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам;
-
выявить условия эффективного функционирования модели методики формирования умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике;
-
разработать критерии и уровни сформированности умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике и сформированности элементов общенаучной картины мира у учащихся старших классов средней школы;
-
провести педагогический эксперимент с целью проверки гипотезы исследования и модели формирования у учащихся старших классов средней школы умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике;
8) разработать по результатам исследования учебно-методические пособия для учителей физики средней школы по формированию умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам в процессе обучения физике.
Методологическими основами исследования являются:
общефилософская теория познания, философские аспекты мировоззрения, философские положения о всеобщей связи и взаимообусловленности явлений и процессов окружающего мира;
психолого-педагогические и методологические основы системного, компетентностного и комплексного подходов (Э.А. Аксенова, О.С. Анисимов, И.В. Блауберг, И.А. Зимняя, Н.К. Вахтомин, Г. Гегель, Э.В. Ильенков, Б.М. Кедров, Е.Я. Коган, О.Е. Лебедев, В.Н. Садовский, Н.Ф.Талызина, А.П. Тряпицина, Э.Г. Юдин и др.);
деятельностный подход и теория деятельности (Л.С. Выготский, П.Я. Гальперин, В.В. Давыдов, А.Н. Леонтьев, С.Л. Рубинштейн, Н.Ф. Талызина, Д.Б. Эльконин и др);
теория оптимизации учебного процесса (Ю.К. Бабанский, Л.В. Занков, А.Г. Молибог, В.А. Черкасов и др.);
теория поэтапного формирования умственных действий (П.Я. Гальперин, Н.Ф. Талызина и др.);
теория формирования обобщенных знаний, умений и навыков (А.В. Усова, А.А. Бобров и др.);
общедидактические принципы обучения (Ю.К. Бабанский, М.А. Данилов, Б.П. Есипов, И.Я. Лернер, М.Н. Скаткин и др.);
- основные положения теории и методики обучения физике (А.И. Бугаев, Ю.И. Дик, С.Е. Каменецкий, Г.Я. Мякишев, В.П. Орехов, Н.С. Пурышева, В.Г. Разумовский, А.В. Усова и др.);
теория межпредметных связей (А.И. Гурьев, В.С. Елагина, И.Д. Зверев, М.Ж. Симонова, С.А. Старченко, В.Н. Максимова, А.В. Усова, В.Н. Федорова, О.А. Яворук и др.);
идеи преемственности в процессе обучения (Т.И. Гнитецкая, И.С. Карасова, А.В. Петров, М.В. Потапова, А.В. Усова, В.А. Черкасов и др.).
Методы исследования:
1. Теоретическая группа методов: психолого-педагогический анализ проблемы формирования умения комплексного применения знаний по естественнонаучным дисциплинам; теоретический анализ философской, психологической, дидактической и методической литературы, нормативно-правовых документов по вопросам образования, позволивший сформулировать исходные позиции исследования. Для характеристики и упорядочения понятийного поля проблемы, в том числе проблемы многозначных физических терминов, применялся понятийно-терминологический анализ. Проводился анализ теоретических моделей обучения в психологии и дидактике с целью построения авторской дидактической модели; моделирование использовалось для выстраивания процесса подготовки учащихся на основе разработанной нами методики формирования умений комплексного применения знаний и умений. Для анализа учебных программ, учебников физики, государственных образовательных стандартов использовался структурно-логический анализ.
2. Эмпирическая группа методов: наблюдение за учебным процессом в ходе посещения и проведения учебных занятий, беседы с преподавателями, изучение опыта работы учителей и методистов, проведение и анализ контрольных работ, анкетирование учащихся и учителей, тестирование учащихся по ШТУРам, педагогический эксперимент (констатирующий, пробный, обучающий и контрольный).
-
Психологическая группа методов: рефлексия, школьные тесты умственного развития.
-
Методы статистической обработки результатов педагогических экспериментов.
Решение поставленных в работе задач осуществлялось в четыре этапа.
На первом этапе (1999 – 2001 гг.) для теоретического обоснования проблемы исследования был проведен анализ философской, психолого-дидактической, научно-методической и учебной литературы, ознакомление с диссертационными исследованиями и публикациями по проблеме исследования. Были определены цель, объект, предмет, сформулированы гипотеза и задачи исследования, разработан план проведения исследования. На этом этапе был проведен констатирующий эксперимент и изучался передовой опыт деятельности преподавателей средних школ по осуществлению комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам учащимися старших классов средней школы при обучении физике.
На втором этапе (2001 – 2003 гг.) на основе анализа взаимодействия естественных наук, содержания курсов естественнонаучных дисциплин для 10-11 классов средней школы были выделены основные направления реализации комплексного подхода, определены общие естественнонаучные понятия, законы, учебно-познавательные умения и методы исследования. Отобран прикладной материал комплексного содержания; были определены основные формы организации учебных занятий, пути и средства осуществления на них комплексного применения знаний и умений школьниками, направленного на систематизацию и обобщение знаний и умений учащихся, формирование элементов общенаучной картины мира; был проведен пробный эксперимент с целью первичной проверки эффективности разработанной методики.
На третьем этапе (2003 – 2006 гг.) исследования осуществлялся обучающий эксперимент, проводился анализ результатов эксперимента и уточнение некоторых положений предлагаемой методики с корректировкой методики проведения педагогического эксперимента. На данном этапе были определены и разработаны основные элементы авторской концепции и на ее основе дидактической модели по формированию у учащихся умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике. Осуществлялась проверка эффективности разработанной методики.
На четвертом этапе (2006 – 2008 гг.) исследования был завершен систематический обучающий эксперимент, в результате чего получено подтверждение исходной гипотезы исследования, подведены его основные итоги, сделаны выводы и завершена работа по оформлению диссертации.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Концепция комплексного применения учащимися старших классов средней школы своих знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике, базирующаяся на идеях системного, компетентностного, деятельностного и комплексного подходов, включает:
основание концепции (концепцию школьного образования, основополагающие подходы и принципы обучения, факты педагогической деятельности, доказывающие актуальность концепции);
теоретический блок, содержащий основные положения, направленные на формирование у учащихся старших классов средней школы умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике; теоретические основы: закономерности и принципы формирования у учащихся комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике; дидактическую модель методики формирования у учащихся комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике;
прикладной блок, включающий организационно-деятельностную часть дидактической модели и методику, направленные на реализацию концепции формирования комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике.
2. Дидактическая модель методики формирования умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам у учащихся старших классов средней школы при обучении физике включает следующие взаимосвязанные блоки:
-
мотивационно-целевой, объединяющий цели и задачи, а также систему методических средств развития положительной мотивации у учащихся старших классов средней школы при формировании у них умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике;
2) содержательный, включающий в себя:
знания 1 рода, направленные на формирование физической картины мира (ФКМ);
знания 2 рода из других естественнонаучных дисциплин, направленные на формирование естественнонаучной картины мира (ЕНКМ);
знания 3 рода, направленные на формирование элементов общенаучной картины мира (ОНКМ);
учебную деятельность, направленную на формирование умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам в философском, психологическом и дидактическом аспектах;
3) организационно-деятельностный, объединяющий методы, приемы и формы организации учебных занятий комплексного типа;
4) диагностический, состоящий из критериев, методов и форм, направленных на оценивание общей успеваемости учащихся старших классов средней школы, а именно оценивание осведомленности учащихся, умение проводить аналогии, классификации, обобщения знаний по разным циклам школьных дисциплин.
3. Методика формирования у учащихся старших классов средней школы умений комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике включает в себя различные формы организации учебных занятий комплексного характера (комплексные семинары, интегративные уроки, комплексные лабораторные работы и т.д.), методы (комплексный проблемный метод, комплексный исследовательский метод и т.д.) и средства комплексного характера (например, комплексные задания и задачи).
4. Эффективность формирования у учащихся старших классов средней школы умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике обеспечивается комплексом специально создаваемых дидактических условий, включающим: организацию учебной деятельности учащихся, направленной на формирование у них умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике (выполнение учениками комплексных заданий, комплексных лабораторных работ, подготовка сообщений на комплексную тему и т.д.); ориентацию деятельности учителя физики на формирование у учащихся умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике; координацию деятельности учителей других естественнонаучных дисциплин при формировании у учащихся умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике.
Научная новизна исследования заключается в том, что:
1. Разработана и обоснована концепция формирования у учащихся общеобразовательных школ комплексного применения своих знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике, состоящая из следующих блоков: основание концепции, опирающееся на положения концепции школьного образования, основные подходы и принципы обучения; теоретический блок, содержащий основные положения концепции, закономерности и принципы формирования умений комплексного применения естественнонаучных знаний и умений, дидактическую модель методики их формирования и развития; прикладной блок концепции, включающий орагнизационно-деятельностную часть модели и методику, направленные на реализацию концепции комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике.
2. Построена дидактическая модель методики формирования умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам у учащихся старших классов средней школы при обучении физике, включающая следующие взаимосвязанные блоки: мотивационно-целевой, содержательный, организационно-деятельностный и диагностический.
3. Разработана методика формирования у учащихся старших классов общеобразовательной школы умений комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике, способствующая формированию у них элементов общенаучной картины мира.
4. Определены и теоретически обоснованы следующие дидактические условия, способствующие формированию у учащихся старших классов средней школы умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике: организация учебной деятельности учащихся, направленная на формирование у них умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике (выполнение учениками комплексных заданий, комплексных лабораторных работ, подготовка сообщений на комплексную тему и т.д.); ориентация деятельности учителя физики на формирование у учащихся умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике; координация деятельности учителей других естественнонаучных дисциплин при формировании у учащихся умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике.
Теоретическая значимость исследования определяется:
1) исследована проблема формирования у учащихся старших классов средней общеобразовательной школы умений комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при изучении физики на теоретическом и методическом уровнях, что вносит определенный вклад в теорию и методику обучения физике;
-
систематизирован понятийно-категориальный аппарат проблемы формирования умений комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам у учащихся в процессе обучения физике; расширено ее терминологическое поле за счет введения авторской трактовки понятий: «межпредметное умение», «умение комплексного применения знаний и умений», «комплексное задание»;
-
выявлены теоретико-методологические основания построения модели методики формирования у учащихся старших классов средней общеобразовательных школ комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике, в качестве которых выступают системный, деятельностный, компетентностный и комплексный подходы;
-
определена и обоснована уровневая структура содержательного и деятельностного компонентов дидактической модели методики формирования у учащихся умений комплексного применения естественнонаучных знаний и умений при обучении физике.
Практическая значимость результатов исследования состоит в том, что его выводы и рекомендации по методике формирования у учащихся умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам способствуют совершенствованию образовательного процесса по физике в старших классах средней школы. Практическая значимость определяется разработкой и публикацией: 1) учебно-методического пособия «Комплексные формы организации учебных занятий», в котором рассматривается методика организации и проведения комплексных семинаров, интегративных уроков; 2) учебно-методического пособия «Комплексные задачи в процессе обучения физике»; 3) учебно-методических пособий «Физика. Механика и молекулярная физики» и «Физика. Электромагнетизм. Оптика и квантовая физика», предназначенных для изучения студентам факультета естествознания; 4) разработкой программ элективных курсов «Физика света и цвета» и «Вода. Ее свойства», предназначенных для учащихся старших классов средней школы; 5) программ спецкурсов «Межпредметные связи в естественнонаучных дисциплинах», «Физика и экология», «Комплексное применение знаний и умений школьниками по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике», предназначенных для студентов физико-математических факультетов; 6) комплекта тестовых и контрольных материалов по разным темам курса физики; 7) подготовкой диагностирующего инструментария (анкет, оценочных таблиц, опросников), позволяющих оценивать эффективность разработанной методики формирования у учащихся старших классов средней школы умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике; 8) определением критериев и уровней сформированности умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике.
Обоснованность и достоверность результатов исследования обеспечены: всесторонним анализом поставленной проблемы; применением методов исследования, адекватных его предмету; длительностью педагогического эксперимента и использованием его разнообразных видов; контролируемостью условий проведения эксперимента и воспроизводимостью его результатов; применением методов математической статистики с целью определения надежности и достоверности полученных количественных показателей результативности обучения.
Апробация и внедрение результатов исследования
Основные теоретические положения и экспериментальные результаты исследования представлены и получили положительную оценку на
- международных научно-практических конференциях в гг. Тюмени (1997 г.), Челябинске (1997, 2001, 2006, 2007 гг.), Пензе (2006, 2007 гг.), Перми (2006 г.), Екатеринбурге (2006, 2007 гг.), Москве-Шадринске (2007, 2008 гг.);
- всероссийских научно-практических конференциях в гг. Челябинске (1998, 1999 гг.), Москве-Челябинске (2004 г.), Бийске (2006 г.), Шадринске (2006, 2007 гг.);
- зональных и региональных научно-практических конференциях в гг. Кургане (1997 г.), Екатеринбурге (1999 г.), Соликамске (2001 г.), Шадринске (2003, 2006, 2007 гг.).
Результаты исследований опубликованы в 60 научно-методических работах, в том числе в 3-х монографиях, 8 статьях в журналах, рекомендованных ВАК РФ. Материалы исследования внедрены в образовательный процесс средних общеобразовательных учреждений г. Шадринска Курганской области, Шатровского района Курганской области, г. Челябинска, г. Лесосибирска Красноярского края; при работе со студентами Шадринского государственного педагогического института, филиала Красноярского государственного университета в г. Лесосибирске; на курсах повышения квалификации работников образования при ШГПИ и Курганском институте повышения квалификации и переподготовки работников образования.
Структура и объем диссертации: диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка (368 наименований), приложений. Общий объем диссертации 472 страницы, в том числе основного текста 414 страниц, включая библиографический список. Диссертация содержит 44 рисунка, 31 таблицу, 7 приложений.
