Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМЫ ВЫСШЕГО ТЕХНИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ 16
1.1. Основные положения новой образовательной парадигмы 16
1.2. Задачи фундаментализации технического образования 24
1.3. Научно-методические основы построения целостной системы обучения в техническом вузе 31
1.3.1. Структура инженерной подготовки 33
1.3.2. Процесс обучения в техническом вузе как педагогическая система 41
1.3.3. Концепция взаимосвязи общенаучной, естественнонаучной и физической картин мира как методологическая основа информационно-мировоззренческого аспекта целостности процесса обучения 56
Выводы по главе 1 70
ГЛАВА 2. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ И ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СИСТЕМНО-ЦЕЛОСТНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ОБУЧЕНИЯ БАЗОВЫМ ДИСЦИПЛИНАМ ТЕХНИЧЕСКОГО ВУЗА (НА ПРИМЕРЕ ДИСЦИПЛИН МЕХАНИЧЕСКОГО ЦИКЛА) 71
2.1. Построение логико-дидактической структуры учебной дисциплины 72
2.2. Формирование многоуровневой структуры научной теории учебной дисциплины 79
2.3. Принципы модульного конструирования учебной информации 99
2.4. Построение дидактического обеспечения учебных дисциплин 111
2.4.1. Структура дидактического фрейма 113
2.4.2. Организация контроля в дидактическом фрейме 122
Выводы по главе 2 130
ГЛАВА 3. ВОПРОСЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРЕДМЕТНОЙ ПОДГОТОВКИ ПО ФИЗИКЕ В ТЕХНИЧЕСКОМ ВУЗЕ 133
3.1. Структурно-организационные аспекты совершенствования предметной подготовки 133
3.1.1. Схема семестрового цикла предметной подготовки 134
3.1.2. Организация рейтингового контроля 143
3.2. Вопросы совершенствования мировоззренческой направленности содержания курса физики 150
3.3. Применение средств вычислительной техники для совершенствования организационно-методических основ предметной подготовки 165
3.3.1. Организация и методика проведения практических занятий с применением средств вычислительной техники 167
3.3.2. Организация и методика проведения лабораторных работ с использованием средств вычислительной техники 186
Выводы по главе 3 206
ГЛАВА 4. ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ: ОРГАНИЗАЦИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ 208
4.1. Исследование эффективности предложенной системы организационных и методических нововведений в структуру предметной подготовки по физике 208
4.1.1. Констатирующий этап эксперимента 209
4.1.2. Организация, методика проведения и основные результаты обучающего эксперимента 214
4.2. Исследование эффективности предложенной комплексной технологии обучения
базовым дисциплинам технического цикла 232
4.2.1. Констатирующий этап эксперимента 234
4.2.2. Методика и организация проведения обучающего эксперимента 241
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 266
ЛИТЕРАТУРА 271
ПРИЛОЖЕНИЯ 289
- Основные положения новой образовательной парадигмы
- Построение логико-дидактической структуры учебной дисциплины
- Структурно-организационные аспекты совершенствования предметной подготовки
Введение к работе
Актуальность исследования. Глубокие политические и социально-экономические изменения, произошедшие в нашей стране в последнее десятилетие, обусловили смену государственных приоритетов в области высшего образования, нашедших свое отражение в основных положениях новой образовательной парадигмы. Важнейшей ее составляющей является концепция фундаментализации, предполагающая создание такой системы образования, приоритетом которой является формирование у будущих специалистов не узкоспециальных, а долгоживущих инвариантных знаний, содействующих осознанному восприятию современной научной картины мира, интеллектуальному росту личности и ее адаптации в быстро меняющихся социально-экономических и технологических условиях.
Работы по созданию теоретических основ концепции
фундаментализации в системе высшего технического образования ведутся в
последние годы очень активно. Рассмотрению различных аспектов данной
проблемы уделяется большое внимание в специальных постановлениях
Министерства образования, в деятельности государственных и
общественных организаций инженерной направленности - Ассоциации технических университетов России, Ассоциации инженерного образования России и других. Проблеме фундаментализации посвящены многочисленные исследования СИ. Архангельского, П.Р. Атутова, А.А. Вербицкого, А.Д. Гладуна, О.В. Долженко, Н.В. Кузьминой, А.Д. Суханова, BE. Шукшунова и других.
Многими исследователями отмечается, что одной из нерешенных проблем фундаментализации высшего технического образования является его «разрывность», или по определению BE. Шукшунова - «лоскутность». Как показывает анализ учебных планов и программ многих специальностей технического профиля, при построении учебных курсов различных циклов
инженерной подготовки практически не реализуются принципы преемственности и системности содержательной компоненты образования, которые позволяли бы студентам осмысливать и усваивать постепенно и логично наращиваемый каркас знаний, укрепляющий и фиксирующий связи между предметами. Практически не задействуется объективно существующая общность методологических и методических установок при формировании учебного содержания дисциплин. В результате, преподавание учебных предметов ведется, как правило, весьма автономно, без достаточного отслеживания системных связей, как между циклами дисциплин, так и между дисциплинами одного цикла.
Такая разрывная схема обучения была приемлема в ситуации, когда доминировало представление о профессиональном образовании как усвоении определенной суммы знаний, основанном на преподавании фиксированных учебных дисциплин. В современных условиях, когда технологии и производства сменяются со все возрастающей быстротой, такое представление становится явно недостаточным. Основой образования должны стать не столько учебные предметы, сколько способы мышления и деятельности. Знания, методы познания и деятельности должны быть соединены в органическую целостность. Соответственно, весь процесс обучения в техническом вузе, подбор и расстановка учебных предметов, учебное содержание предметов, сами принципы подбора учебного содержания должны быть существенно пересмотрены.
Таким образом, в системе высшего технического образования на пути реализации концепции фундаментализации обозначилось противоречие между необходимостью построения образовательного процесса, способствующего целостности восприятия студентами научной картины мира, системности мышления, и существующей практикой разрывного обучения, проявляющейся в предметной ориентации, в отсутствии
междисциплинарных связей и преемственности учебных курсов различных циклов обучения.
В целом, задача построения целостной системы обучения в техническом вузе является весьма многоплановой. Важное место в ней занимает проблема обеспечения преемственности и системности в преподавании общепрофессиональных и специальных дисциплин технического цикла, составляющих ядро профессиональной подготовки будущего инженера. В существующей практике преподавания этих дисциплин пока в значительной мере остался невостребованным имеющийся теоретический и практический опыт педагогической науки, многочисленные методические и методологические исследования по проблематике внутрипредметных и межпредметных связей ( И.Д. Зверев, НИ. Резник, Н.Н. Тулькибаева, А.В. Усова., В.А. Черкасов, Т.Н. Шамало и др.), по проблемам мировоззренческой и методологической подготовки специалистов (А.И. Бугаев, Г.М. Голин, В.Ф. Ефименко, Л.Я. Зорина, В.А. Извозчиков, СЕ. Каменецкий, Э.И. Монозсон, В.Н. Мощанский, В.В. Мултановский и др.) и по другим содержательно близким к проблеме целостности обучения направлениям (Ю.К. Бабанский, А.А. Вербицкий, СВ. Леднев, Н.Ф. Кузьмина, А.Г. Молибог, М.Н. Скаткин, Г.Н. Сериков, А.В. Петров, Н.Ф. Талызина).
Значительная часть дисциплин технического цикла опирается в своей основе на те или иные фундаментальные научные теории, прежде всего физические. Поэтому представляется, что научное знание физики, обладающее наивысшим уровнем естественнонаучной систематизации и построенное в соответствии с единой методологией науки, может и должно быть эффективно задействовано в регулировании процесса организации и развития всего спектра инженерных дисциплин. Конкретизация основных идей современной физической картины мира при формировании содержания и методического обеспечения различных учебных дисциплин может стать
важным методологическим принципом, обеспечивающим системность процесса обучения в техническом вузе, преемственность знаний студентов, и определяющим их мировоззренческую направленность. В более широком плане, при разработке интегрированной системной стратегии обучения техническим дисциплинам представляется перспективным в качестве методологической основы использовать концепцию взаимосвязи общенаучной (НКМ), естественнонаучной (ЕНКМ) и физической (ФКМ) картин мира (НКМ-ЕНКМ-ФКМ), разработанной в исследованиях B.C. Готта, А.И. Ахиезера, М.Э. Омельяновского, М.В.Мостепаненко, В.Ф.Ефименко, Б.Я.Пахомова и др. Включение категориального аппарата данной концепции в практику преподавания позволяет связывать между собой содержание учебных дисциплин технического цикла на основе единой методологии, отражающей общие принципы построения и развития научного знания.
Кроме того, успешность решения задачи построения системно-целостной технологии обучения дисциплинам технического цикла в значительной мере определяться и тем, насколько качество и уровень организации учебного процесса по физике соответствуют ее фундаментальной роли в системе научного знания и системообразующей роли в структуре инженерной подготовки. Поэтому второй аспект обеспечения целостности процесса обучения в техническом вузе должен быть связан с совершенствованием предметной подготовки по физике, реализующим обозначенные выше принципы. При практическом решении этой задачи существенным и эффективным образом должны быть задействованы организационно-технические, методологические и методические подходы к обучению, рассматриваемые в методике преподавания физики, как разделе педагогической науки.
Недостаточная теоретическая разработанность такого комплексного подхода, форм и методов реализации его во взаимосвязанном учебном
процессе технического вуза определили выбор темы данного диссертационного исследования: "Курс физики как методологическая и методическая основа системы обучения студентов дисциплинам технического цикла в вузе".
Цель исследования заключается в разработке методологических и организационно-методических основ обучения физике и дисциплинам технического цикла, направленных на обеспечение целостности процесса обучения в техническом вузе.
Объектом исследования выбран процесс обучения физике и дисциплинам технического цикла в техническом вузе.
Предмет исследования - методологические, методические и организационные аспекты целостности и системности процесса обучения в техническом вузе.
В основу исследования были положены следующие гипотезы:
1. Целостность и преемственность процесса обучения в техническом вузе будет обеспечиваться, если:
при проектировании содержания и организации процесса обучения каждой учебной дисциплине: построить методологически обоснованную логико-дидактическую структуру курса; сформировать многоуровневую систему понятийного содержания научной теории, лежащей в основе данной дисциплины; разработать принципы структурирования учебной информации дисциплины; разработать соответствующее дидактическое обеспечение, наиболее оптимально отражающее информационный и методический материал дисциплины;
на каждом из выделенных выше этапов проектирования учебного процесса реализовать основополагающий принцип неразрывности системных связей физического знания и учебной информации дисциплины.
2. Процесс обучения физике будет способствовать осознанию студентами фундаментальной роли физики в системе научного знания, овладению современными технологиями учебной деятельности и методологией системного мышления, и тем самым, целенаправленно готовить их к последующей эффективной деятельности при изучении дисциплин технического цикла, если:
в структуру учебного содержания курса физики включить специальный методологический блок, в котором рассматриваются вопросы мировоззренческого характера - структура, принципы организации и развития научного (физического) знания;
в общую структуру предметной подготовки и в содержание отдельных ее элементов ввести ряд организационно-методических изменений, направленных на содействие более ритмичной, систематической и целенаправленной работе студентов, а также реализовать специальные рейтинговые системы контроля и оценивания знаний студентов, способствующие созданию положительной мотивационнои направленности обучения;
при проведении различных видов учебных занятий по физике использовать информационные технологии, содействующие созданию активной обучающей среды и приобщению студентов к современным методам научных и экспериментальных исследований.
В соответствии с поставленной целью и гипотезами были определены основные задачи диссертационного исследования:
разработка и обоснование методологических основ предлагаемой концепции обучения;
выявление системы межпредметных связей курса физики с базовыми дисциплинами специальностей технического вуза, исследование структуры и содержания этих связей;
разработка основных положений системно-целостной технологии обучения базовым учебным дисциплинам технического вуза;
определение оптимальных структурных и методических аспектов совершенствования предметной подготовки по физике, направленных на повышение его системообразующей роли в структуре инженерной подготовки;
разработка дидактического обеспечения, адекватного предлагаемой концепции обучения;
экспериментальная проверка и оценка с помощью методов математической статистики эффективности предлагаемого подхода к организации процесса обучения.
Методологической основой исследования являются:
философские работы в области системного подхода, методологических проблем теоретического познания, диалектики развития физики, соотношения научного и учебного познания (А.Н.Аверьянов В.Г.Афанасьев, И.В.Блауберг, В.С.Готт, Б.М.Кедров, В.П.Кузьмин, М.В.Мостепаненко, Б.Я.Пахомов, В.Н.Садовский, Э.Г.Юдин и др.);
труды психологов и педагогов в области различных аспектов мышления и теории деятельности (Л.С.Выготский, П.Я.Гальперин, А.Н.Леонтьев, Н.А.Менчинская, С.Л.Рубинштейн, А.А.Смирнов, Н.Ф.Талызина, Б.М.Теплов и др.), основные идеи которых транслированы в учебный процесс разработкой различных аспектов общедидактического принципа индивидуализации обучения (Б.Г.Ананьев, А.А.Кирсанов, В.С.Рабунский, Н.Э.Унт и др.);
дидактические исследования по проблеме оптимизации учебного процесса, форм и методов структурирования содержания обучения (С.И.Архангельский, Ю.К.Бабанский, А.А.Вербицкий, И.Я.Лернер, В.Я.Ляудис, Н.Ф.Кузьмина, А.В.Усова и др.);
- исследования в области методики преподавания физики
(В.Ф.Ефименко, В.В.Мултановский, В.Г.Разумовский, А.В.Усова и др.).
Для решения поставленных задач были использованы следующие методы исследования:
анализ философской, научной, психолого-педагогической и методической литературы по теме с целью определения методологических основ исследования и обоснования теоретической концепции исследования;
научно-методический анализ содержания Государственных стандартов высшего профессионального образования, учебных программ, планов и дидактических пособий;
метод системно-структурного анализа построения содержания учебных предметов в вузе;
методы исследования операций (метод графов и метод матриц);
метод моделирования учебного процесса в автоматизированных обучающих системах;
педагогический эксперимент в различных его видах;
методы математической статистики для количественных оценок результатов эксперимента.
Научная новизна исследования заключаются в том, что:
предложен новый подход к построению процесса обучения учебным дисциплинам технического вуза как взаимосвязанным системным объектам;
разработана технология построения многоуровневой понятийной структуры физических теорий, формирующих учебное знание дисциплин технического цикла;
предложены принципы модульного конструирования учебной информации дисциплин, в отличие от известных, позволяющие представить фундаментальное знание учебных курсов в виде целостной информационной системы на основе взаимосвязи их с курсом физики;
разработаны новые организационно-методические средства обучения -
дидактические фреймы.
Теоретическая значимость выполненного исследования состоит:
в обосновании возможности осуществления единого методологического подхода к построению процесса обучения в техническом вузе на основе концепции взаимосвязи общенаучной, естественнонаучной и физической картин мира и основных положений системного подхода;
в разработке теоретико-методологических основ системно-целостной технологии обучения дисциплинам технического цикла;
в построении технологических схем индивидуализации обучения на базе ЭВМ, учитывающих индивидуально-типологические особенности учащихся, проявляемые в деятельности, связанной с решением физических задач;
в разработке концепции проведения совмещенных лабораторно-компьютерных занятий по физике на основе программных систем имитационного моделирования и технологий «Интранет».
Практическая значимость исследования определяется тем, что в результате выполненного исследования:
предложена методика построения информационных моделей учебных дисциплин, универсальный характер которой позволяет использовать ее при проектировании учебного процесса дисциплин различных этапов инженерной подготовки;
разработан комплекс дидактических средств обеспечения учебного процесса по физике и дисциплинам механического цикла;
предложены новые организационные и методические формы
проведения практических и лабораторных занятий по физике на базе ЭВМ.
В соответствии с поставленными задачами исследование проводилось в несколько этапов.
Первый этап (1991-1992 г.г.) связан с изучением и анализом Государственных Стандартов высшего профессионального образования, учебных планов и программ различных дисциплин технического вуза, результатов анкетирования студентов и экспертных оценок преподавателей. В результате этой работы был выявлен комплекс проблем в системе высшего технического образования, требующих своего решения в свете основных направлений новой образовательной парадигмы. Для определения теоретической концепции и общей методологической основы исследования осуществлялось изучение и анализ литературы по педагогике, философии, психологии, теории управления и теории систем.
Второй этап (1993-1995г.г.) связан с разработкой основ комплексной технологии проектирования содержания и методического обеспечения базовых дисциплин технического цикла. Определены основные этапы построения «информационных моделей», разработаны принципы модульного конструирования учебной информации, определены структура и методика построения дидактических фреймов. Предложены структурно-организационные, мировоззренческие и методические аспекты совершенствования предметной подготовки по физике. Проведен пробный эксперимент, в ходе которого уточнялась методика проведения обучающего эксперимента, проверялась эффективность предлагаемого дидактического обеспечения, исследовались психолого-педагогические особенности взаимодействия студентов с обучающей системой.
Третий этап (1996-1998 г.г.) связан с проведением обучающих этапов эксперимента по проверке выдвинутых гипотез исследования, статистической обработкой результатов эксперимента и их качественной интерпретацией.
Четвертый этап (1999-2000 г.г.) связан с подведением итогов исследования, написанием монографии и завершением работы над диссертацией.
На защиту выносятся следующие положения:
Использование концепции взаимосвязи НКМ-ЕКНМ-ФКМ позволяет реализовать единый методологический подход к проектированию содержания и методического обеспечения учебных дисциплин различных циклов инженерной подготовки.
Системообразующим фактором целостности процесса обучения в техническом вузе является совершенствование предметной подготовки по физике, направленное на усиление мировоззренческой направленности курса и привлечение современных образовательных технологий, реализующих идеи фундаментализации образования.
Объединение фундаментального знания учебных курсов вокруг стержневых идей современной физической картины мира способствует решению как проблемы внутренней целостности курсов, так и обеспечению информационной и мировоззренческой преемственности всех этапов инженерной подготовки.
Разработанные формы и методы обучения и репрезентации учебной информации дисциплин (логико-понятийные модули, дидактические фреймы, педагогические сценарии обучения решению физических задач на базе ЭВМ) способствуют развитию навыков системного мышления, общеинтеллектуальных видов деятельности, а также пролонгированности получаемых знаний.
Обоснованностъ и достоверность научных результатов и выводов обеспечивались системным подходом к описанию и изучению объекта исследования, применением взаимодополняющих теоретических и эмпирических методов исследования, представительностью выборки обучаемых, применением методов математической статистики для обработки экспериментальных данных и качественной интерпретацией результатов педагогического эксперимента.
Апробация результатов исследования. Основные результаты диссертации были представлены и обсуждались на следующих конференциях, совещаниях и симпозиумах: 1-м Международном конгрессе по инженерной педагогике "IGIP-98" (Москва, 1998), 1-й, 2-й, 3-й и 4-й международных конференциях "Современные технологии образования" (Санкт-Петербург, 1997-2000), 3-й, 5-й, 7-й конференциях стран Содружества "Современный физический практикум" (Москва 1995, Новороссийск 1997, Самара 2000), 1-ми 2-м международных конгрессах "Новые технологии науки и образования на пороге III тысячелетия (Новосибирск 1997, 1999), международной конференции "Стандартизация образования в современной средней и высшей школе" (Челябинск 1997), всероссийской научно-методической конференции "Компьютерные технологии в высшем образовании" (Санкт-Петербург, 1994), международной конференции "Высшее образование на Дальнем Востоке и в странах АТР" (Южно-Сахалинск, 1999), международной конференции "Наука и образование на рубеже тысячелетий" (Чита, 1999), 4-й международной научно-практической конференции "Высшее техническое образование: качество и интернализация" (Томск, 2000), на XXXIY-XXXIX всероссийских конференциях "Фундаментальные и прикладные вопросы физики и математики" (Владивосток, 1994-1999) и других конференциях и семинарах.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 49 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы, включающего 221 наименование и восьми приложений. Работа содержит 270 страниц основного текста, включающего 33 рисунка и 17 таблиц.
Основные положения новой образовательной парадигмы
В последние годы в мировом сообществе резко активизировался интерес к системе образования как социокультурному институту. Появился большой пласт исследований общеметодологического и прикладного характера, по-новому трактующих как непосредственно вопросы, традиционно относящиеся к педагогике, дидактике, психологии учения, так и широкий круг проблем, ранее являющихся предметом изучения смежных наук [2, 50, 61, 81,103,124,145,195].
На рубеже веков происходит смена образовательных парадигм. В докладе Международной комиссии по образованию для XXI века "Образование: сокрытое сокровище", представленном ЮНЕСКО, отмечается, что образовательный идеал XXI века радикально отличается от классического идеала, основанного на энциклопедичности знаний. Новый образовательный идеал зиждется на четырех принципах: учиться познавать, учиться делать, учиться жить вместе, учиться жить [51]. Осмысление перечисленных принципов приводит к выводу, что современное образование должно органично включать творчество в образовательный процесс, формировать мировоззрение, основанное на многокритериальности решений, терпимости к инакомыслию и нравственной ответственности за свои действия. Оно должно обеспечивать междисциплинарную организацию содержания обучения, развивать гармоничность в способах и уровнях мышления, готовить выпускников вузов не только к проектированию объектов, но и новых видов деятельности. Тем самым постулируется подход к образованию как процессу культурной идентификации и личностной самодетерминации [78, 102, 156, 202, 203].
Новая парадигма системы образования напрямую связана с глобальными изменениями во взглядах человека на окружающую нас действительность. Сегодня наблюдается переход от классического к неклассическому типу научной рациональности, в которой мир и процессы в мире рассматриваются с позиции развития (самоорганизации) открытых диссипативных систем.
Специфика нынешнего этапа развития человеческого общества - это, прежде всего, понимание ценности науки, понимание ценности знаний для саморегуляции человека в современном мире и вследствие этого осознания ценности образования. Рассматривая проблемы современного образования, Б.М. Бим-Бад и А.В. Петровский отмечают, что "образование представляет собой одну из высших ценностей личности и общества, выступая в качестве предпосылки их существования и развития" [16,с.8]. В современных педагогических исследованиях, посвященных аксиологическим проблемам образования, обосновывается в связи с этим и новая методология образовательной деятельности: человек как цель образования и предмет воспитания; культура как среда, растящая человека, творчество как способ развития человека в культуре; обосновывается новый тип образовательной деятельности - методологический [3, 28, 123, 129, 192].
В нашей стране на фоне глубоких социальных перемен система образования также находится в стадии реформирования. В современной высшей школе по целому ряду направлений образовался разрыв между потребностями общества и результатами образования, между объективными требованиями времени и недостаточным уровнем образованности, между профессиональной ориентацией и потребностью личности в гармоническом удовлетворении разнообразных познавательных интересов, между современными методологическими подходами к развитым наукам и не всегда современными методами их преподавания. Для преодоления этой ситуации в настоящее время определяется новая парадигма образования, которая в качестве приоритета высшего образования рассматривает ориентацию на интересы личности, адекватные современным тенденциям общественного развития. Новая образовательная парадигма (НОП) формировалась и еще формируется в России постепенно с начала 90-х годов в ходе разработки важнейших направлений реформы высшей школы. Ее основные элементы изложены в руководящих документах Госкомвуза России и в Меморандуме Международного симпозиума ЮНЕСКО "Фундаментальное (естественнонаучное и гуманитарное) университетское образование" - 1994г. Ключевыми моментами НОП являются концепции гуманизации и фундаментализации образования.
Усиление гуманистической направленности обучения возвращает нас к лучшим идеям великих дидактов прошлого Я. Коменского, Дж. Локка, И. Песталоцци, и др. К проникновению в педагогику и систему образования духовности и общечеловеческих ценностных ориентации призывали в своих работах Ф. Гербарт, СИ. Гессен, П. Наторп, В.В. Зеньковский, А. Гелен и др. Влияние дисциплин антропологического направления прослеживается в трудах К.Д. Ушинского, B.C. Мерлина, П.Ф. Лесгафта, П.Д. Юркевича, П.П. Блонского, П.Ф. Каптерева, Л.С. Выготского и др.
В последние годы развитие педагогики, методики преподавания, решение актуальных проблем обучения и образования стало немыслимо без интеграции с другими науками и научными направлениями. Современное педагогическое знание, гуманитарная психология, философия образования обосновывают идею самоопределения личности в образовательном пространстве, свободного выбора собственной образовательной траектории [15,18,48,52,164,190].
Построение логико-дидактической структуры учебной дисциплины
Первоочередной задачей при проектировании содержания любого учебного курса является построение его логико-дидактической структуры. Под логико-дидактической структурой нами понимается совокупность учебной информации данной дисциплины, упорядоченная в соответствии с логикой строения и развития конкретной области научного знания, которая, в свою очередь, определяется принципами единства научной картины мира. По своему характеру такая структура представляет собой структуру понятийного типа, поскольку теоретическую основу любого знания образует определенная категориально-понятийная система, имеющая устойчивые внешние и внутренние связи.
При организации учебного процесса в вузе определенным образом сформированная логико-дидактическая структура учебных курсов должна быть отражена в учебных программах и планах дисциплин. Следовательно, конструирование учебной информации вопрос не узкометодический. Он имеет методологические, логические, психолого-педагогические предпосылки и должен соответствовать современному состоянию науки.
Первоосновой процедуры формирования логико-дидактической структуры учебной дисциплины должно быть определение базовой системы методологических принципов организации её научного знания. Именно этот начальный, но в то же время определяющий идейное содержание учебного предмета этап чаще всего упускается из виду разработчиками программ и планов инженерной подготовки. Такое положение негативно отражается на общем процессе функционирования дидактических систем, поскольку бывает нарушена логическая структура "развертки" учебной информации курсов, традиционно ориентируемых на достижение частнонаучных целей обучения профилизационного характера.
Существуют различные подходы к отбору методологических принципов организации научного знания, определения их функциональной нагрузки [59, 80, 171]. Представляется приоритетным использование для этой цели методов системного анализа конкретной научной теории, лежащей в основе учебной дисциплины. Исследуя научную теорию с системных позиций, можно заметить, что в качестве системообразующих связей выступают такие свойства теории, которые обеспечивают целостность и непротиворечивость её строения и возможность внутреннего развития. Эти свойства и выражают методологические принципы соответствующей области знания.
Рассматривая весь цикл инженерного образования с позиций целостности и взаимосвязи, прежде всего, необходимо определить принципы организации естественнонаучного знания как формирующего фундамент логической структуры любой общетехнической и специальной дисциплины. В свою очередь, в системе естествознания определяющее и доминирующее значение принадлежит физике. Являясь, по своей сути, целостной наукой о природе, единым организмом, который может функционировать только во взаимодействии всех своих составляющих, физика объединяет все естественнонаучные теории на основе единых методологических принципов существования и развития всего материального мира. Именно поэтому принципы организации физического знания "руководят" формированием основ дисциплин различных технических направлений.
С этих позиций появляется возможность обоснования нового подхода к проектированию содержания политехнического образования. Всю совокупность инженерных дисциплин можно объединить в ряд направлений, в основе каждого из которых лежит соответствующая физическая теория и, соответственно, формируемый ею раздел общей физики как учебного предмета. Так, классическая механика является основой дисциплин механического цикла, классическая электродинамика формирует содержание электротехнических дисциплин, теория колебаний и волн составляет фундаментальное ядро радиотехнического направления и т.д. Таким образом, научное знание физики, как обладающее наивысшим уровнем естественнонаучной систематизации и построенное в соответствии с единой методологией науки, регулирует процесс организации и развития всего спектра инженерных дисциплин и выполняет основную цель познания -объяснение каждой конкретной области явлений.
Из всего комплекса методологических принципов физической науки был выделен ряд принципов, несущих наибольшую функциональную нагрузку для процедуры построения логико-дидактической структуры учебных курсов. К ним были отнесены следующие: систематичность и системность изучения основ всех наук; комплексность в изучении дисциплин фундаментального цикла; единство научной картины мира; единство внутренней логики физической науки; соответствие как регулятив границ применимости теории; сохранение и симметрия.
Выделенные принципы характеризуются тесной взаимосвязью и взаимодополнением. Диалектический принцип систематичности требует объективно-достоверного отражения взаимосвязи всех основных элементов целостной системы знаний о природе, обществе и человеке. Принцип системности изучения основ всех наук неразрывно связан с принципом систематичности и является методологической основой общедидактического принципа последовательности обучения. Он позволяет исследовать и совершенствовать логику изложения учебного предмета и тесно связан с важнейшей характеристикой процесса обучения - системностью мышления.
Структурно-организационные аспекты совершенствования предметной подготовки
Согласно рабочим программам, курс физики в технических вузах на подавляющем числе специальностей читается в течение трех семестров, в основном начиная со второго семестра первого года обучения. Общее число часов, отводимое на все виды учебных занятий, в среднем порядка 300-350, количество часов, отводимых на каждый вид учебных занятий, определяется учебными рабочими планами. Обычно соблюдается пропорция: половина часов отводится на лекции, из оставшейся половины - две части учебного времени на лабораторные занятия и одна на практические. В структуру предметной подготовки также включена самостоятельная работа студентов (СРС, примерно 40 часов за семестр) и консультации - раз в неделю у каждого преподавателя (32-34 часа за семестр).
Следует заметить, что в практике преподавания стройная логическая связь между отдельными элементами структуры предметной подготовки не всегда очевидна. Лекции часто читаются независимо от других видов занятий, практические и лабораторные занятия не связаны единой дидактической целью, самостоятельная работа зачастую просто отсутствует или существует лишь номинально, консультации в реальных условиях вузовского обучения чаще всего сводятся к отработке каждым студентом текущих "долгов". Как показывает практика, наибольшее число долгов приходится на материал практических занятий: их студенты и пропускают чаще, чем лабораторные занятия и чаще не справляются с самостоятельными работами, предлагаемыми в конце занятия.
В то же время внутри предметной подготовки по физике в пределах предусмотренного учебным планом числа часов существуют скрытые резервы для совершенствования ее организационной структуры и соответственно качества преподавания. Ниже перечислим основные из них и опишем предлагаемую нами блочно-рейтинговую схему организации семестрового цикла предметной подготовки по физике.
1. Самостоятельная работа студентов. Формы и методы СРС в учебных планах и программах строго не регламентируются и поэтому в зависимости от конкретных условий работы кафедр возможно использовать их для того или иного вида учебно-познавательной деятельности. В технических вузах, где одним из слабых мест предметной подготовки является крайне малое число часов, отводимых на практические занятия, целесообразно включить самостоятельную работу студентов в систему выработки навыков решения физических задач. Каждый студент получает индивидуальное домашнее задание - ИДЗ, состоящее из 21 задачи (по три задачи по теме каждого практического занятия). В помощь студенту предлагаются специальные методические указания, в которых представлены банк задач, справочная информация и примеры решения типовых задач. Студент сдает преподавателю эти задачи на ближайшем лабораторном занятии - они проводятся в течение четырех часов. Например, на лабораторной работе, стоящей в расписании после первого практического занятия «Кинематика поступательного движения» (обычно это первая или вторая по счету ЛР) необходимо сдать ИДЗ №1 - 3 задачи по теме этого занятия.
2. Консультации. В системе предметной подготовки по физике не предусмотрен такой вид учебной работы как рубежные контрольные работы или коллоквиумы. Связано это очевидно с тем, что они должны быть методически организационно связанными с практическими занятиями. Но при существующей системе проведения занятий - 7-8 за семестр выделить время и на контрольные работы - задача нереальная. Целесообразно часть консультаций отвести под написание контрольных работ. Число контрольных работ определилось следующим образом: поскольку используемый нами традиционный курс физики в каждом семестре структурно делится на три больших раздела, то и контрольных работ в каждом семестре тоже должно быть три. Таким образом, за весь цикл обучения физике предлагается девять контрольных работ. При разработке оптимальных дидактических форм наполнения контрольных работ, стало ясно, что они должны содержать один теоретический вопрос и две задачи. Причем, теоретический вопрос в контрольной работе формулируется в том же виде, в каком потом войдет в экзаменационные билеты. В контрольные работы, а также в билеты включены вопросы методологического плана, отражающие принципы построения физических теорий, описанные в главе 2. Вопрос может формулироваться следующим образом: «Эмпирический базис (например, механики) и его связь с основными уровнями понятийной структуры графа» или «Структура логико-понятийного модуля (например, Законы постоянного тока»). В Приложении 5 представлены примерные образцы вариантов всех девяти контрольных работ.
Похожие диссертации на Курс физики как методологическая и методическая основа системы обучения студентов дисциплинам технического цикла в вузе
