Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ПРЕПОДАВАНИЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ 24
1.1. Особенности преподавания физики в настоящее время 24
1.2. Обзор исследовательских работ по проблеме преподавания электродинамики в средней школе 28
1.3. Особенности раздела «Электродинамика» 35
1.4. Результаты констатирующего эксперимента 41
Выводы по главе 1 51
ГЛАВА II. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МОДУЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ОБУЧЕНИЯ ФИЗИКЕ В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ 53
2.1. Педагогические технологии 53
2.2. Направленность, подходы и ведущие идеи личностно ориентированного обучения 58
2.3. Сущность модульного обучения 75
2.4. Принципы модульного обучения 83
2.5. Принципы построения модульной программы 87
2.6. Требования к структуре модуля 93
2.7. Балльно-рейтинговая система оценки знаний и умений учащихся 97
2.8. Технология разработки структуры и содержания модуля 100
2.9. Модульное обучение и проблемы образования ПО
Выводы по главе ІІ 116
ГЛАВА III. МЕТОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ИЗУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ НА ОСНОВЕ МОДУЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ 119
3.1. Подготовка и организация обучения электродинамике учащихся средней школы на основе модульной технологии 119
3.2. Изучение модуля «Электростатика» в средней школе 122
3.3. Педагогический эксперимент по проверке результативности модульной технологии обучения электродинамике учащихся средней школы 148
3.3.1. Результаты поискового этапа педагогического эксперимента 152
3.3.2. Результаты обучающего этапа педагогического эксперимента 155
Выводы по главе III 161
Заключение 163
Список литературы 169
Приложения 186
- Особенности преподавания физики в настоящее время
- Сущность модульного обучения
- Подготовка и организация обучения электродинамике учащихся средней школы на основе модульной технологии
Введение к работе
В соответствии с Законом Российской Федерации «Об образовании» [32] и Концепцией модернизации российского образования на период до 2010 года [55] можно выделить общие рекомендации по совершенствованию образования, заключающиеся в построении практико-ориентированного содержания образования, в рамках которого окончание школы связано не только с освоением определенных знаний, умений и навыков, предусмотренных содержанием школьных программ, но и с развитием универсальных способностей успешно осуществлять широкий спектр деятельности (воображение; рефлексия; целеполагание; организация, планирование и проектирование; коммуникация и понимание, критическое мышление и способность разрешать конфликты; умение адекватно оценивать свои возможности; выстраивать программы собственного развития и стратегии их реализации).
Современное образование должно быть направлено не только на формирование у учащихся базовых знаний по предмету, но и на развитие умения самостоятельно получать и совершенствовать свои знания, а также на развитие универсальных способностей и личностных качеств, что приводит к необходимости организовывать образовательный процесс в рамках компетентностного подхода. Компетентностный подход предполагает формирование у учащегося знаний, необходимых для жизни и деятельности в различных сферах общества. Современный педагогический процесс, адекватный потребностям общества, должен обеспечивать развитие таких компетентностей учащегося как: политическая и социальная компетентность (способность брать на себя ответственность, участвовать в< принятии решений, участвовать в функционировании и в улучшении демократических институтов); компетенция, касающаяся жизни в многокультурном, многонациональном и . многорелигиозном мире; компетенция в области коммуникативной культуры.
Организация образовательного процесса также должна обеспечивать развитие интеллектуальных и личностных качеств учащегося, таких как: 1)когнитивные (познавательные) - чувствительность к проблемам окружающего мира, способность отыскивать причины происходящего, составлять свое суждение и др.; 2) креативные (творческие) - гибкость ума, способность к фантазии, воображению, критичности и др.; 3)оргдеятельностные (методологические) качества — способность к целеполаганию, умению организовывать достижение поставленной цели, рефлексивное мышление, самоанализ, самооценка и др.; 4) коммуникативные качества - способность осуществлять действия с людьми и информационными потоками, умение оценивать, преобразовывать и передавать информацию, понимать и принимать других людей, другое мышление и др.; 5)мировоззренческие качества, определяющие эмоционально-ценностные установки ученика, общечеловеческие устремления, патриотические и толерантные качества.
В ходе констатирующего этапа педагогического эксперимента был выявлен ряд проблем современного образования: социализация, многопрофильность, индивидуализация, развитие творческого потенциала педагога и учащегося, развитие навыков самостоятельной работы и др.
В свете обозначенных проблем образовательные и педагогические технологии должны решать следующие задачи:
1. Построить эффективное содержание обучения и обеспечить возможность его гибкого изменения.
2. Обеспечить возможность индивидуализации содержания обучения и педагогического воздействия.
3. Сформировать у учащихся твердые действенные знания и развить на их почве умения и навыки практической деятельности.
4'., Максимально реализовать творческий потенциал педагога и обучающегося.
5. Активизировать учащихся, обеспечить развитие навыков самостоятельной работы.
Проблема совершенствования образования в последние годы активно разрабатывается на основе использования новейших достижений педагогики, психологии, информатики и теории управления познавательной деятельностью. На первый план стали выдвигаться технологии личностно-ориентированного обучения: метод проектов, метод мозговой атаки, модульное обучение и др.
Целью обучения на современном этапе является не столько формирование у учащихся базовых знаний по предмету, сколько развитие у них умения самостоятельно получать и совершенствовать знания, то есть овладевать способами учебной деятельности. Главная задача школы нового типа — привить ученикам ответственность и самостоятельность, так считает министр образования и науки РФ Андрей Фурсенко. «Задача школы будущего, сегодняшнего и настоящего - это в первую очередь, научить учиться. Дать ему не какой-то конкретный набор знаний, а научить человека учиться ...» - заявил министр СМИ 30 октября 2007г. на встрече с командами школ - победителями конкурса «Школа будущего России глазами школьников».
В процессе констатирующего этапа эксперимента, был выявлен низкий уровень знаний выпускников средней школы по физике, и по электродинамике в частности, при обучении по существующим программам и методикам, который не в полной мере удовлетворяет требованиям Федерального компонента государственного стандарта среднего общего образования. Например, средний процент выполнения заданий по отдельным темам раздела «Электродинамика» составил от 45 до 64% по результатам Единого государственного экзамена (ЕГЭ) за 2007 г.
Анализ результатов выполнения заданий, использовавшихся в контрольных измерительных материалах ЕГЭ в 2002 - 2007 гг., позволил выявить некоторое снижение качества выполнения заданий по тем'элементам содержания^ для которых в первую очередь сокращают время изучения при общем уменьшении количества учебных часов, отводимых на преподавание физики. Несмотря на уменьшение учебного времени, отводимого на изучение электродинамики, количество вопросов, содержащихся в КИМах ЕГЭ по данному разделу наибольшее (от 30 до 35,5 % от общего числа заданий).
Согласно аналитическому отчету Федерального института педагогических измерений о результатах ЕГЭ, проводившегося в 2007 г., у учащихся на базовом уровне имеются пробелы в усвоении таких тем, как: «Магнитное поле», «Электромагнитная индукция», «Электромагнитные волны», а также элементов электростатики. На повышенном уровне в числе наиболее проблемных тем также оказались вопросы по электростатике.
При сравнении результатов ЕГЭ по физике трех последних лет отмечается постепенное увеличение разницы в объеме и качестве знаний между группами выпускников с удовлетворительным и высоким уровнем подготовки, что свидетельствует о том, что базовый уровень изучения физики не рассчитан на подготовку учащихся к продолжению образования в вузах физико-технического профиля, а соответствующая учебная нагрузка не может обеспечить, как усвоение необходимого объема знаний, так и формирование умения решать задачи по физике.
Следовательно, можно констатировать наличие противоречия между требованиями Федерального компонента государственного стандарта среднего общего образования по физике базового уровня к знаниям и умениям выпускника средней школы по электродинамике, требованиями современной личностно-ориентированной парадигмы образования, считающей приоритетным развитие как личностных качеств учащихся, так и умений и навыков самостоятельной работы по получению и применению знаний и традиционным подходом к процессу обучения, который не позволяет выполнить в полном объеме эти требования.
Наличие этого противоречия определяет актуальность данного исследования, проблема которого заключается в поиске ответа на вопрос о том, какой должна быть методика обучения электродинамике учащихся средней школы, чтобы она обеспечивала выполнение требований Федерального компонента государственного стандарта среднего общего образования по физике базового уровня к уровню подготовки учащихся.
Анализ отмеченной нами проблемы позволил предположить, что решению вышеуказанного противоречия будет способствовать внедрение в педагогический процесс одной из личностно-ориентированных технологий — модульной, которая создает предпосылки для эффективного комплексного решения рассматриваемых задач, стоящих в настоящее время перед педагогической практикой.
Объектом исследования послужил процесс обучения физике учащихся средней школы.
В ходе исследования мы выявили одну из личностно-ориентированных технологий - модульную, которая зарекомендовала себя, как одна из наиболее перспективных, а также сделали вывод о возможности ее применения при обучении электродинамике учащихся средней школы.
Модульная технология относится к личностно-ориентированным, она возникла как альтернатива традиционным технологиям и впитала в себя все то прогрессивное, что накоплено в педагогической практике к настоящему моменту. Тем самым она создает предпосылки для наиболее благоприятного комплексного решения обозначенных выше проблем.
Модульная технология характеризуется опережающим изучением теоретического материала укрупненными блоками-модулями, проектированием учебной деятельности, и представляет собой совокупность средств, форм и методов обучения, с помощью и посредством которых достигается формирование знаний и умений по предмету, а также развитие личности учащегося.
Основным средством модульной технологии является модульная программа, состоящая из отдельных модулей. Рассмотрев различные подходы к толкованию понятия модуль, мы считаем целесообразным придерживаться определения, которое было дано П. Юцявичене [170]: «модуль - это целостная структурная единица образовательного процесса, включающая в себя целевую программу действий, составленную в соответствии с мотивацией учащегося, относительно законченный блок информации и ліетодическоеруководство».
При модульном обучении содержание всего изучаемого материала делится на самостоятельные модульные программы (разделы физики), состоящие из отдельных модулей (темы данного раздела). Модули в свою очередь состоят из учебных элементов (отдельные вопросы темы), а те - из подэлементов. Например, модульная программа «Электродинамика» состоит из следующих модулей: «Электростатика», «Постоянный электрический ток», «Электрический ток в различных средах», «Магнитное поле», «Электромагнитная индукция», «Электромагнитные колебания и переменный электрический ток», «Электромагнитные волны и радиосвязь», «Оптика».
Современные программы изучения физики в школе безусловно содержат деление учебного материала на отдельные разделы, темы, параграфы, но в случае модульной технологии не просто меняется терминология, но и включается новое содержание, определяющее программу действий учителя и учащегося.
Модульное обучение исключает фрагментарность подачи учебного материала. Этому способствует то, что изучение каждого модуля начинается с вводных уроков. На этих занятиях дается общая характеристика модуля, раскрывается его содержание, дается перечень инвариантных и вариативных заданий. Инвариантные задания выполняют все ученики класса в обязательном порядке. К таким заданиям относятся: совместная классная работа, домашняя работа с информационной картой и учебником, решение задач, промежуточный и итоговый контроль, лабораторная работа, тест и др. Вариативные задания учащиеся выбирают сами и выполняют по желанию. Это может быть: реферат, доклад, сочинение, эссе, сообщения о новых открытиях в науке и технике, проект, презентация, кроссворд, физическая модель устройства или прибора, исследование на предложенную учителем тему, экспериментальные задачи, игра, занимательные опыты и задачи, интересные сообщения и т.д. Благодаря этому, учащиеся начинают видеть материал каждого отдельного урока как часть большого и единого целого, а не как произвольную информацию, выбранную учителем по каким-то причинам.
Модульное обучение имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционным учебным процессом как для учеников, так и для учителей. Учащиеся точно знают, что должны усвоить, в каком объеме и что должны уметь после изучения модуля; могут более эффективно использовать свои возможности. Модульное обучение дает возможность учащемуся более самостоятельно или полностью самостоятельно работать с предложенной ему, индивидуальной учебной программой, при этом функции педагога могут варьироваться от информационно-контролирующей до консультативно-координирующей. Учитель имеет возможность уделить внимание индивидуальным проблемам учащихся, он выполняет творческую работу, заключающуюся в стимулировании мышления учащихся, активизации ихс внимания, мышления и памяти.
Однако наряду с преимуществами имеются и трудности. Так, например, учащиеся должны обладать самодисциплиной и выполнять большой объем самостоятельной работы; учитель должен изменить структуру и стиль своей работы для обеспечения активной, самостоятельной, целенаправленной и результативной работы каждого- учащегося; составление модуля требует от преподавателя высокого педагогического и методического мастерства.
В:юношеском возрасте, который соответствует возрасту учащихся старшей школы, активно идет процесс самоопределения-личности. Мотивы, связанные с будущим, меняют отношение к учебе, наблюдается активность в познавательной деятельности, появляется избирательность.
Для учащихся юношеского возраста должна быть увеличена доля работ и заданий, связанных с абстрактным мышлением и самостоятельностью. Необходима индивидуализация заданий: задания должны в какой-то мере отражать личные интересы и профессиональные склонности.
Это способствует тому, что учащиеся средней школы могут переходить на модульное обучение, в отличие от учащихся основной школы, для которых модульная технология вкрапляется в учебный процесс постепенно, начиная с отдельных элементов урока, как отмечает в своей работе Н.А. Шермадина [157].
Проблеме внедрения модульной технологии в учебный процесс посвящено достаточное количество исследовательских работ, однако в большинстве своем они затрагивали либо дисциплины гуманитарного цикла, либо другие разделы физики.
Выделим ряд аспектов, отличающих электродинамику от других разделов физики.
Изучение основ электродинамики: играет огромную роль в формировании мировоззрения учащихся, их представлений о научной картине мира, так как электромагнитное взаимодействие является одним из фундаментальных взаимодействий; позволяет внедрить в учебный процесс основы исследовательско-конструкторской деятельности, закладывает теоретическую и практическую базу для дальнейшего изучения радиофизики, электротехники, радиотехники, электроники и других связанных с ней учебных предметов, а также физический принцип понимания микро- и наноэлектроники и технологий, лежащих в основе развития современной техники; способствует широкому применению возможностей информационных технологий, которые можно использовать и как средства представления материала, и как объект исследования, эксперимента, наблюдения, моделирования, в связи с невозможностью непосредственного наблюдения протекания электромагнитных процессов.
Проанализировав содержание модульной программы «Электродинамика» и опираясь на особенности данного раздела, мы пришли к выводу, что учебный материал, содержащийся в модуле целесообразно разделять на две части: теоретическую и прикладную. Теоретическая часть содержит понятия, законы, формулы и другой аналитический материал, а прикладная — материал, имеющий практическое значение, который лежит в основе электротехнических, электронных и др. устройств, является физической основой нанотехники и др.
Теоретическая часть каждого модуля может содержать различное количество основных учебных элементов, которые в свою очередь могут делиться на подэлементы. Обязательным в структуре модуля должно быть наличие трех дополнительных элементов: нулевой учебный элемент -содержащий цели и задачи модуля; предпоследний - обобщающий изученный материал и последний - представляющий выходной контроль.
Дробление модуля на большое количество учебных элементов способствует более глубокому анализу содержания учебного материала.
Каждый учебный элемент модуля может содержать различное количество основных учебных подэлементов. Кроме основных, учебный элемент обязательно должен иметь четыре дополнительных: нулевой - содержащий цели и задачи учебного элемента, второй - в виде входного контроля в учебный элемент, предпоследний - обобщающий учебный материал элемента и последний - представляющий выходной контроль. Если учащийся не выполняет задания из последнего учебного подэлемента, он возвращается к тем вопросам, где у него имеются пробелы в знаниях.
Наряду с модульной программой и отдельными модулями, основными средствами модульного обучения, позволяющими повысить его эффективность, являются: структурно-логические схемы, информационные и рейтинговые карты, компьютерные (программные) средства обучения и др.
Структурно-логическая схема служит для отражения основного содержания модуля и связи учебных элементов в нем, а также позволяет наглядно представить последовательность изучения материала. Она является смысловой опорой для ответа ученика, вносит наглядность в формирование определенного способа мыслительной деятельности, определяет круг прикладных знаний и умений.
Информационная карта составляется для каждого ученика к каждому основному учебному подэлементу и содержит основные тезисы учебного материала и задания с рекомендациями к их выполнению. При составлении карты необходимо учитывать не только интересы учащегося, но и его способности к выполнению тех или иных видов заданий.
Принцип модульного обучения способствует внедрению в учебный процесс балльно-рейтинговой системы, которая повышает объективность оценки, стимулирует систематическую самостоятельную работу, повышает мотивацию изучения и состязательность и др. При реализации балльно-рейтинговой систмы необходимо для каждого учащегося составляется рейтинговая карта, содержащая перечень вариативных и инвариантных заданий с соответствующим количеством баллов и перевод рейтинговых баллов в традиционные оценки.
Предметом исследования явилась методическая система изучения электродинамики в средней школе с использованием модульной технологии.
Цель исследования состояла в обосновании и разработке методической ; системы изучения электродинамики в средней школе, обеспечивающей формирование необходимого уровня знаний и умений учащихся, обозначенных в Федеральном компоненте государственного стандарта общего образования.
Гипотеза исследования: если в процесс обучения электродинамике учащихся средней школы внедрить модульную технологию, учитывающую особенности данного раздела, то это будет способствовать более эффективному ? усвоению знаний.
Под эффективностью мы понимаем повышение качества знаний и полноты усвоения знаний по электродинамике.
Для достижения цели исследования были поставлены следующие задачи:
Проанализировать современное состояние проблемы обучения физике учащихся средней школы на примере раздела «Электродинамика».
Выделить и проанализировать особенности раздела «Электродинамика» курса физики средней школы.
3. Обосновать целесообразность использования модульной технологии обучения электродинамике учащихся средней школы на базовом уровне.
4. Разработать требования к структуре модулей раздела «Электродинамика» и технологию создания модуля.
Разработать отдельные модули по электродинамике для учащихся средней школы.
Предложить способы оценки успешности обучения по модульной технологии с использованием балльно-рейтинговой системы.
7. Провести педагогический эксперимент по проверке гипотезы исследования.
Теоретико-методологической основой исследования послужили: идеи личностно-ориентированного обучения, единства и целостности образования (Е.В.Бондаревская, В.В.Краевский, В.С.Леднев, В.М.Полонский, В.В.Сериков, И.С.Якиманская и др.); результаты исследований в области теории и методики обучения физике в общеобразовательной школе (Ю.Б.Альтшулер, Л.А.Бордонская, Н.Е.Важеевская, С.П.Жакин, С.Е.Каменецкий А.В.Карпушев, О.В.Куликова, Н.С.Пурышева, Т.В.Черненко, Н.В.Шаронова и др.); исследования, посвященные разработке и внедрению модульной технологии обучения, в< том числе в обучении физике (В.Ф.Башарин, Р.С.Бекирова, КЛ.Вазина, Л.И.Васильев, В.М.Гареев, Н.Е. Качура, 0;Н.Королева, С.В.Рудницкая, И.Б.Сенновский, П.И.Третьяков, М.А.Чошанов,
Н.А.Шермадина; В.В.Шоган, П.Юцявичене и др.).
Для решения указанных задач применялись следующие методы исследования и виды деятельности. Теоретические:
Анализ психолого-педагогической и методической литературы с целью изучения состояния исследуемой проблемы в педагогической науке и определения понятийного аппарата исследования.
Научно-методический анализ программ по физике, учебников и учебных пособий, проекта стандарта среднего (полного) общего образования по физике (базового уровня) с целью методологического анализа содержания и структуры раздела «Электродинамика».
Анализ содержания раздела «Электродинамика» и выявление его особенностей.
Проектирование и моделирование модулей и их элементов на примере раздела «Электродинамика».
Разработка методического руководства по работе с модулем. Экспериментальные:
Наблюдение, беседа с учителями и учащимися, анкетирование, тестирование.
Педагогический эксперимент с целью проверки гипотезы исследования.
Статистическая обработка результатов педагогического эксперимента. Научная новизна результатов исследования заключается в следующем.
Обоснована возможность и доказана эффективность обучения электродинамике учащихся средней школы с использованием модульной технологии.
Разработан комплекс требований к структуре модулей раздела «Электродинамика» курса физики средней школы, включающий следующие пункты: - учебный материал модуля целесообразно делить на два блока -теоретический и прикладной; обусловленный программой объем учебного материала в модуле (тема раздела курса физики) необходимо дробить на максимально большое число учебных элементов (отдельные вопросы темы), что позволяет осуществить более глубокий анализ содержания материала и подчеркнуть взаимосвязанность элементов; структура модулей имеет общие дополнительные учебные элементы (цели и задачи модуля, обобщение и выходной контроль).
3. Определена технология разработки структуры и содержания модуля: формирование целей и задач модуля в соответствии с требованиями Федерального компонента государственного стандарта среднего общего образования по физике; составление структурно-логической схемы; - деление содержащегося в модулях учебного материала, с учетом особенностей электродинамики, на теоретическую и прикладную части и разработка их структуры и содержания с учетом вариативности модуля, т.е. наполняемости его содержания в зависимости от профиля обучения; составление информационных карт; определение перечня заданий и видов учебной деятельности; составление рейтинговой карты; разработка методического руководства по работе с модулем.
4. Разработаны отдельные модули раздела «Электродинамика»: «Электростатика», «Постоянный электрический ток», «Электрический ток в различных средах», «Магнитное поле», «Электромагнитная индукция», «Электромагнитные колебания и переменный электрический ток», «Электромагнитные волны и радиосвязь».
Теоретическая значимость исследования состоит: - в дальнейшем развитии теоретических основ модульной технологии обученияприменительно к обучению физике учащихся средней школы; - в определении требования к структуре модулей по электродинамике и их наполнению, учитывающих специфику данного раздела, многопрофильность обучения и возможность использования основ балльно-рейтинговой системы оценки знаний и умений учащихся.
Практическая значимость исследования состоит: - в разработке методической системы изучения электродинамики в средней школе на основе модульной технологии; создании отдельных модулей раздела «Электродинамика» («Электростатика», «Постоянный электрический ток», «Электрический ток в различных средах», «Магнитное поле», «Электромагнитная индукция», «Электромагнитные колебания и переменный электрический ток», «Электромагнитные волны и радиосвязь»), включающих структурно-логические схемы, информационные и рейтинговые карты; - в определении технологии разработки структуры и содержания модуля. На защиту выносятся следующие положения.
1. Модульная технология обучения электродинамике учащихся средней школы способствует более эффективному усвоению знаний.
Под эффективностью мы понимаем повышение качества знаний и полноты усвоения знаний по электродинамике.
2. Содержание модуля с учетом общих представлений об учебном модуле и специфики раздела «Электродинамика» целесообразно делить на две части - теоретическую и прикладную. Теоретическая часть содержит понятия, законы, формулы, необходимые пояснения и др., а прикладная - материал, имеющий практическое значение, который лежит в основе электротехнических, электронных и других устройств, является физической основой нанотехники и
3. Эффективность применения модульной технологии при обучении электродинамике учащихся средней школы возрастает при дополнении ее балльно-рейтинговой системой оценки знаний и умений.
4. Технология разработки структуры модуля и его содержания должна включать: формулирование целей и задач модуля в соответствии с требованиями Федерального компонента государственного стандарта общего среднего (полного) образования по физике базового уровня; составление структурно-логической схемы; разработку структуры модуля и его учебных элементов с учетом деления на теоретическую и практическую части и вариативности модуля, т.е. наполняемости его содержания в зависимости от профиля обучения; - определение перечня заданий для учащихся и видов учебной деятельности; - составление информационной карты к каждому основному учебному подэлементу; составление рейтинговой карты; разработку методического руководства по работе с модулем Обоснованность и достоверность исследования обеспечивается анализом современных достижений психолого-педагогической науки, выбором и реализацией комплекса методов, адекватных цели и задачам исследования, воспроизводимостью результатов исследования и их внедрением в практику, систематической проверкой результатов исследования на различных этапах экспериментальной работы.
Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялись в процессе экспериментальной работы ГОУ СОШ № 35 и ГОУ Лицея № 1535. Результаты исследования докладывались на II региональной научно-практической конференции «Новации и традиции в преподавании физики от школы до вуза» (Тула, 2004 г.); на Международной научно-практической конференции «Целеполагание и средства его достижения в процессе обучения физике» (Москва, 2006 г.); на VIII Международной научно-методической конференции «Физическое образование: проблемы и перспективы развития» (Москва, 2009 г.).
Основные идеи и результаты проведенного исследования отражены в следующих публикациях:
1. Белых, Н.Г. Использование информационных технологий при реализации модульного обучения физике [Текст] / Н.Г. Белых // Среднее профессиональное образование: ежемесячный теоретический и научно- методический журнал, М.:ЗАО «Миратос», - 2009. - №10- С. 22-27. - 0,38 п.л.
2. Банная, В.Ф. Белых, Н.Г. Реализация обобщений при изучении физики в старшей школе на основе моделирования учебного материала [Текст] /В.Ф. Банная, Н.Г. Белых // Материалы II региональной научно-практической конференции «Новации и традиции в преподавании физики от школы до вуза». - Тула, 2004.- С.7-9. - 0,19 п.л. (авторских 50%).
Банная, В.Ф., Белых, Н.Г. Элементы блоково-модульной системы преподавания физики [Текст] / В.Ф. Банная, Н.Г. Белых// Концептуальные проблемы физики. Сборник научных и научно-методических статей. - Москва, 2006. - С.59-61. - 0,19 п.л. (авторских 50%).
Банная, В.Ф. Белых, Н.Г. Некоторые аспекты блоково-модульной системы обучения на примере преподавания физики [Текст] / В.Ф. Банная, Н.Г. Белых // Материалы Международной научно-практической конференции «Целеполагание и средства его достижения в процессе обучения физике». -Москва, 2006.- С.116- 118.- 0,19 п.л. (авторских 50%).
5. Банная, В.Ф., Белых, Н.Г. Принципы модульного обучения и методы их реализации [Текст] / В.Ф. Банная, Н.Г. Белых// Вопросы естествознания. Сборник научных и научно-методических статей. - Москва, 2007. - С. 117-120. - 0,25 п.л. (авторских 50%).
6. Банная, В.Ф., Белых, Н.Г. Модульная система обучения' в условиях образовательных стандартов и ЕГЭ [Текст] / В.Ф. Банная, Н.Г. Белых//Вестник московского государственного гуманитарного университета им. М.А. Шолохова. - Москва, 2008. - №1.- С.56-59: - 0,25 п.л. (авторских 50%).
Банная, В.Ф. Белых, Н.Г. Основные принципы построения модульной программы [Текст] / В.Ф. Банная, Н.Г. Белых // Школа Будущего: научно-методический журнал, М.:ФК «ШКОЛА БУДУЩЕГО», - 2008. - №4- С. 7-18. -0,75 п.л. (авторских 50%).
Банная, В.Ф. Белых, Н.Г. Модульная технология обучения в свете модернизации образования [Текст] / В.Ф. Банная, Н.Г. Белых // Материалы VIII Международной научно-методической конференции «Физическое образование: проблемы и перспективы развития», Часть 1. - М.:МПГУ, 2009.- С.18-26.- 0,56 п.л. (авторских 50%).
Банная, В.Ф., Белых, Н.Г. Модульная система обучения и концепция модернизации российского образования [Текст] /В.Ф. Банная, Н.Г. Белых//Вестник московского государственного гуманитарного университета им. М.А. Шолохова. - Москва, 2009. - №2.- С. 102-106. - 0,42 п.л. (авторских 50%).
Структура диссертации
Диссертационное исследование общим объемом 210 страниц, в том числе -169 страниц основного текста, состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и 15 приложений; содержит 44 таблицы, 27 диаграмм, 11 схем. Список литературы включает 175 наименований.
Краткое содержание работы
Во введении обосновывается актуальность исследования, формулируется его объект, предмет, цель, гипотеза и задачи. Раскрываются новизна, теоретическая и практическая значимости исследования, излагаются основные положения, выносимые на защиту, приводятся сведения об апробации и внедрении результатов, а также об имеющихся публикациях.
В первой главе «Состояние преподавания электродинамики в средней школе» дано описание констатирующего этапа педагогического эксперимента, основными задачами, которого были следующие: 1) выявить уровень знаний и умений учащихся по электродинамике, соответствующий требованиям Федерального компонента государственного стандарта среднего общего образования базового уровня; 2) установить отношение учащихся к изучению электродинамики; 3) определить, какие виды учебной деятельности вызывают у учащихся наибольший интерес; 4) составить представление о видах учебной деятельности, наиболее часто используемых педагогами; 5) выяснить какие программы, учебники, а также какую дополнительную литературу используют учителя в процессе обучения электродинамике учащихся средней школы.
Были также проанализированы результаты аттестационного тестирования по физике учащихся средней школы, результаты ЕГЭ по физике, результаты тестирования и анкетирования, проводимых среди учащихся и учителей, опыт педагогической работы.
Большинство учащихся средней школы отметили, что испытывают трудности при изучении электродинамики, но в то же время хотели бы изучать данный раздел, так как он в силу своих особенностей имеет огромное прикладное значение. Наибольший интерес у них вызывают нетрадиционные творческие элементы урока, а также выполнение творческих заданий. Однако, как отмечают учителя, в большинстве случаев они планируют урок по традиционной системе.
В первой главе представлены результаты анализа методической литературы, которые свидетельствуют о том, что на данный момент нет единой точки зрения на структуру и содержание раздела «Электродинамика» в средней школе. Это подтверждается существованием множества учебных программ и учебников, отличающихся друг от друга как распределением учебного материала по классам, так и глубиной трактовки материала.
Показано, что изучение основ электродинамики: играет огромную роль в формировании мировоззрения учащихся, их представлений о научной картине мира, так как электромагнитное взаимодействие является одним из фундаментальных взаимодействий; позволяет внедрить в учебный процесс основы исследовательско-конструкторской деятельности, закладывает теоретические и практические основы для дальнейшего изучения радиофизики, электротехники, радиотехники, электроники и других связанных с ними учебных предметов, а также закладывает физическую основу понимания микро- и наноэлектроники и технологий, лежащих в основе развития современной техники; способствует широкому применению возможностей информационных технологий, которые можно использовать и как средства представления материала, и как объект исследования, эксперимента, наблюдения, моделирования, в связи с невозможностью непосредственного наблюдения протекания электромагнитных процессов.
Результаты анализа диссертационных работ, посвященных проблеме повышения качества знаний по электродинамике учащихся средней школы, свидетельствует о том, что имеющиеся в настоящее время технологии обучения электродинамике не полностью удовлетворяют потребностям современного образования. Далеко не все они направлены на создание условий для самостоятельной работы учащихся.
Обозначены проблемы, стоящие перед учебным процессом в свете проходящих реформ в области образования, одной из которых является низкий уровень знаний и умений по электродинамике у учащихся средней школы, не соответствующий требованиям Федерального компонента государственного стандарта общего образования, что подтверждается результатами многочисленных проверочных работ и ЕГЭ.
Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что до сих пор не решена в полном объеме проблема методики обучения электродинамике, которая позволила бы учащемуся наиболее эффективно усваивать необходимые ему знания. Решение данной проблемы является актуальным на сегодняшний день.
В ходе исследования обоснована целесообразность использования в процессе обучения физике учащихся средней школы одной из личностно-ориентированных технологий - модульной, для решения обозначенных проблем.
Проблеме внедрения модульной технологии в учебный процесс посвящено достаточное количество исследовательских работ, однако в большинстве своем они затрагивали либо дисциплины гуманитарного цикла, либо другие разделы курса физики.
Во второй главе «Теоретические основы модульной технологии обучения физике в средней школе» дано определение педагогической технологии в. целом, описаны направленность, подходы и ведущие идеи личностно-ориентированного обучения.
Дано описание сущности модульной технологии, определено понятие модуля, обозначены принципы модульного обучения, а также принципы построения модульной программы и модуля:
Дана характеристика средств модульного обучения, основными из которых являются: модуль с его учебными элементами и подэлементами, структурно-логическая схема, информационная карта, рейтинговая карта и др.
Перечисляются преимущества и трудности модульного обучения.
В главе рассматриваются разработанные в ходе исследования технология разработки модуля и комплекс требований к его структуре.
Отмечается как основные принципы модульной, технологии способствуют решению ряда проблем, таких как: многопрофильность, дифференциация обучения, социализация учащихся, применение различных форм и методов обучения, развитие навыков самостоятельной работы.
Дана характеристика деятельностного подхода к обучению.
В третьей главе «Методика обучения электродинамике учащихся средней школы на основе модульной технологии» выделены особенности раздела «Электродинамика», разработана структура модуля «Электростатика» и содержится описание педагогического эксперимента, проходившего в ГОУ СОШ № 35 и Лицее № 1535.
В эксперименте использовался комплекс методов: индивидуальные и коллективные беседы с учащимися, наблюдение за учебной деятельностью учащихся и практической деятельность учителей, анкетирование учителей и учащихся, анализ собственного опыта преподавания в средней школе, анализ передового педагогического опыта.
Анализ результатов педагогического эксперимента позволил сделать вывод об эффективности предлагаемой методической системе изучения электродинамики в средней школе на основе модульной технологии. Была отмечена положительная динамика роста качества знаний и полноты усвоения знаний по электродинамике. Таким образом была подтверждена гипотеза исследования и доказана целесообразность применения разработанной методики изучения электродинамики в средней школе с использованием модульной технологии.
В Приложениях помещены проверочные тесты для учащихся, структура модуля «Электрический ток в различных средах», структура его учебных элементов и структурно-логическая схема.
Особенности преподавания физики в настоящее время
Проблема содержания курса естественных наук, и в частности физики, была актуальной всегда, а сегодня - особенно. Физика - это не только совокупность конкретных научных результатов, приведших к изобилию наукоемкого продукта, но и развитие специфического взгляда на природу, мировоззрение, отношение к действительности, не имеющее аналогов в других сферах интеллектуальной деятельности. Ее теории и методы широко применяются в различных областях науки и техники.
Согласно Концепции модернизации российского образования на период до 2010 года [55] в школах продолжается работа по реформированию содержания образования. В настоящее время преподавание физики может осуществляться по программам, созданным на базе Федерального компонента государственного стандарта общего образования, прошедшим экспертизу и разрешенным к использованию в общеобразовательных учреждениях. Существующий на данный момент времени достаточно широкий перечень предлагаемых программ и учебников призван удовлетворить потребности физического образования как для школ, в которых физику и астрономию изучают на базовом уровне, так и для школ, имеющих классы с углубленным или расширенным изучением предмета.
По данным, приведенным в таблице 1, можно судить о месте и о содержании курса «Электродинамика» в некоторых программах и учебниках по физике для средней школы, входящих в федеральный перечень учебников, допущенных и рекомендованных Министерством образования и науки Российской Федерации к использованию в образовательном процессе в общеобразовательных учреждениях на 2008/2009 учебный год.
Сущность модульного обучения
Создателем и разработчиком модульной организации обучения является американский исследователь Дж. Рассел [175].
Первые попытки создания модульной технологии были предприняты Е. Пархест в США в 1911г. Она получила название Дальтон-План. Суть данной системы заключалась в следующем: преподаватель организует работу учащегося, который работает в оптимальном для него режиме. В начале учебного года преподаватель знакомит каждого учащегося с его индивидуальным планом работы на весь учебный год. Этот план регламентирует режим работы учащегося по каждой учебной дисциплине. Каждый учащийся в форме контракта обещает соблюдать установленный для него режим работы. Учащиеся работают в специальных предметных кабинетах-лабораториях, консультируются у специалистов-предметников, используют в своей работе необходимое оборудование и учебные пособия. Расписание занятий не устанавливается и учащийся самостоятельно определяет направление и темп своей деятельности. Для стимулирования активности учащихся, преподаватель периодически составляет сводную таблицу результативности как отдельной группы (класса), так и каждого учащегося. Деление учащихся на классы использовалось для решения организационных и воспитательных задач. Наряду с явными достоинствами Дальтон-плана (индивидуализация темпа обучения, развитие самостоятельности, познавательных действий и чувства ответственности у учащихся), у него имеются существенные недостатки: изоляция учащегося от коллективной познавательной работы (несогласованность действий при выполнении групповых заданий), фрагментарность знаний (каждый усваивает то, что считает нужным).
В начале 60-х годов модульная технология возродилась и приобрела большую популярность, дальнейшее свое развитие она получила у Г.Оуенс [174], Б. и М. Гольдшмидт [173]. Модульную организацию обучения стали использовать в частных институтах, технических колледжах и бизнес-курсах США и Западной Европы.
Видоизмененное модульное обучение возникло как альтернатива традиционному, интегрируя в себе то прогрессивное, что накоплено в педагогической теории и практике к этому времени. Так, из программированного обучения заимствуется идея активности учащегося в процессе его четких действий в определенной логике, постоянное подкрепление своих действий на основе самоконтроля, индивидуализированный темп учебно-познавательной деятельности. Из теории поэтапного формирования умственных действий используется самая ее суть -ориентировочная основа деятельности. Кибернетический подход обогатил модульное обучение идеей гибкого управления деятельностью учащихся, переходящего в самоуправление. Из психологии используется рефлексивный подход. Накопленные обобщения теории и практики дифференциации, оптимизации обучения, проблемности - все это интегрируется в основах современного модульного обучения, в принципах и правилах его построения, отборе методови форм осуществления процесса обучения [154].
Чтобы понять, в чем состоит сущность модульной технологии, необходимо определить само понятие модуля.
В работе «Modular instructional974) Дж. Рассел [175] определил модуль как «учебный пакет, охватывающий концептуальную единицу учебного материала и предписывающий учащемуся действия. Обучаемый, выполняя их в индивидуальном темпе, полностью овладевает учебным материалом». Данное определение по сути содержит указание на-принцип отбора единиц содержания модуля, смысл которого состоит в том, что в качестве объекта усвоения должна быть выбрана минимальная смысловая структура, сохраняющая свойства целого, что является принципиально важным для построения данной технологии обучения.
Б. и М. Гольдшмидт [173] считали, что модуль - это автономная независимая единица учебной деятельности, целью которой является помощь учащемуся в лучшем освоении учебного материала.
Г. Оуенс [174] в слово модуль вкладывает более широкое понятие. Он считает, что модуль - это обучающий замкнутый комплекс, включающий в себя педагога, ученика, учебный материал и средства, помогающие ученику и преподавателю реализовать индивидуальный подход. Г. Оуенс особо отмечает, что модуль включает в себя такие педагогические функции как обеспечение индивидуального подхода и организацию взаимодействия участников образовательного процесса, которая напрямую зависит от организационных форм и методов образовательного процесса.
Преимущества целостности образовательного процесса при модульном обучении побудили вынести обсуждение данной технологии на международный уровень. В 1982 г. в Сингапуре состоялась конференция ЮНЕСКО, на которой модулю дано было определение как «изолированному обучающему пакету, предназначенному для индивидуального и группового изучения для того, чтобы приобрести одно умение или группу умений путем внимательного знакомства и последовательного изучения упражнений с собственной скоростью».
Подготовка и организация обучения электродинамике учащихся средней школы на основе модульной технологии
Одним из основных компонентов модульной технологии является модульная программа, включающая в себя отдельные модули. Всей модульной программой реализуется комплексная дидактическая цель, объединяющая интегрирующие дидактические цели, реализуемые конкретными модулями. Название модульной программы созвучно с комплексной дидактической целью и, как правило, носит название одного из разделов физики.
Для обучения электродинамике учащихся средней школы на основе модульной технологии необходимо воспользоваться готовыми модулями или составить новые. При этом можно воспользоваться разработанной нами технологией составления модуля, подробно описанной во второй главе.
Для внедрения модульной технологии в учебный процесс необходимо провести вводный урок на котором необходимо познакомить учащихся с модульной технологией, раскрыть ее суть, отметить положительные моменты, а также трудности.
Выделим ряд моментов, которые необходимо раскрыть на данном уроке:
- цели и задачи модуля;
- содержание модуля и его учебных элементов (раздача структурно логических схем);
- что такое информационная карта и как с ней работать;
- принципы балльно-рейтинговой системы оценивания знаний;
- что такое рейтинговая карта (выдача рейтинговых карт с перечнем заданий, работ и видов деятельности инвариантных и вариативных, а также с соотношением между числом набранных баллов и оценками по пятибалльной системе).
Чтобы обеспечить наиболее полную передачу учебной информации в модуле, необходимо соответствующим образом наполнить информационную карту. При ее составлении надо учитывать наличие дополнительной информации и заданий, которые могут быть предложены успешно занимающимся учащимся. Данный материал будет способствовать развитию и углублению знаний учащихся, обеспечению их прочности и осознанности. В то же время те учащиеся, которые не усвоили данные элементы знаний не особенно пострадают, поскольку они касаются вопросов «за пределами» требований Стандарта.
Вторым компонентом модульной технологии является модульный урок как і элемент модульной программы. Урок целесообразно начинать с мотивации изучения материала. Один из путей обеспечения познавательной мотивации — введение проблемной ситуации, вызывающей желание найти ее решение.
При построении модульных уроков необходимо учитывать то, что у учащихся средней школы уже должен быть сформирован навык самостоятельной работы, поэтому возможен переход от традиционных к модульным урокам.
Рассмотрим модель модульного урока.
Организационный момент (раздача информационных карт, которые остаются у учащихся на руках и впоследствии могут быть использовании при подготовке к ЕГЭ).
Постановка целей и задач урока, информация о видах деятельности
Входной контроль (в виде мини-теста, фронтального опроса, проверки домашнего задания и др., может иметь форму контроля или самоконтроля)
Объяснение нового материала (учащиеся слушают объяснение учителем основных, наиболее важных и слолшых вопросов темы и следят по информационной карте, задают вопросы, отвечают на вопросы, обозначенные в информационной карте или заданные учителем, самостоятельно работают с картой, все работают в едином темпе).
Обобщение.
Выходной контроль (в виде мини-теста, фронтального опроса, выполнения заданий из информационной карты и др.)
Разъяснение домашнего задания, которое содержится в информационной карте.
При проведении лабораторной работы, контрольной работы, итогового обобщения модель урока меняется.
Обобщительно-повторительный урок может содержать реферативные сообщения учащихся, просмотр их презентаций, анализ кроссвордов и другие виды вариативных заданий.
