Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Психолого-педагогические основы обучения студентов в вузе на основе индивидуальных особенностей структуры интеллекта 21
1.1. Модели интеллекта. 21
1.2. Когнитивные стили и процесс обучения 40
1.3. Личностно-ориентированный и дифференцированные подходы .. 49
1.4. Обогащающий подход. 57
1.5. Информационный подход..61
1.6. Деятельностный подход. 77
1.7. Модельный подход. 84
ГЛАВА 2. Конщпция методической системы обучения физике студентов вузов с учетом их когнитивных стилей 102
2.1. Принципы построения концепции методической системы обучения студентов вузов физике на основе учета их когнитивных стилей 104
2.2. Особенности и линии реализации концепции 109
2.3. Структура модели методической системы обучения 119
ГЛАВА 3. Модель методической системы обучения физике студентов вузов с учетом их когнитивных стилей 157
3.1. Цели построения методической системы обучения студентов вузов с учетом их когнитивных стилей. 157
3.2. Принципы и критерии отбора содержания обучения ... 161
3.3. Формы, методы и средства обучения 179
ГЛАВА 4. Методическая система обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей 213
4.1. Отбор и формы представления содержания обучения 215
4.2. Методы проведения лекционных и практических занятий.. 226
4.3. Методы проведения лабораторных занятий 243
4.4. Методы стимулирования мотивации учения. 275
ГЛАВА 5. Реализация модели обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей и педагогический эксперимент по проверке выдвинутых теоретических положений 286
5.1. Общая характеристика педагогического эксперимента 286
5.2. Анализ данных, полученных в ходе констатирующего этапа эксперимента . 291
5.3. Анализ данных, полученных в ходе контролирующего этапа эксперимента 302
5.4. Долгосрочные перспективы исследования 312
Заключение318
Библиография322
Приложения355
- Личностно-ориентированный и дифференцированные подходы
- Особенности и линии реализации концепции
- Принципы и критерии отбора содержания обучения
- Анализ данных, полученных в ходе констатирующего этапа эксперимента
Введение к работе
Актуальность темы исследования. В новых социально-экономических условиях, характерных для современного российского общества, возникает и формируется новая парадигма образования, в основе которой лежат идеи гуманизации системы образования, развития личности обучаемого. Эти идеи находят свое отражение в нормативных документах. Национальная доктрина образования в Российской Федерации выдвигает следующие требования:
организацию учебного процесса с учетом современных достижений науки, систематическое обновление всех аспектов образования, отражающего изменения в сфере культуры, экономики, науки, техники и технологий;
создание многообразия типов и видов образовательных учреждений и вариативность образовательных программ, обеспечивающих индивидуализацию образования, личностно-ориентированное обучение и воспитание.
Гуманизация образования обусловлена насущными потребностями практики обучения. Среди гуманистических тенденций функционирования и развития системы образования можно выделить главную – ориентацию на развитие личности. Одним из способов наиболее полной реализации творческого потенциала личности является обучение студентов в соответствии с их индивидуальными когнитивными стратегиями, что обеспечивает их оптимальное обучение и развитие в психологически комфортных условиях.
Физика – основа инженерного образования, обеспечивающая освоение студентами общетехнических и специальных дисциплин, а также реализацию профессиональной деятельности в условиях усложняющихся технологий. Учет возрастных особенностей при обучении, особенностей восприятия и организации мышления достаточно полно проработан в педагогической науке в целом и в теории и методике обучения физике. Большой вклад в развитие теории и методики обучения физике внесли С.В. Бубликов, А.С. Кондратьев, С.Е. Каменецкий, В.В. Лаптев, Н.С. Пурышева, В.Г. Разумовский, А.В. Усова, Н.В. Шаронова, а также Р.В. Майер, Т.Н. Шамало (учебный эксперимент), А.А. Червова (концепция двухуровневого введения учебной информации), И.А. Мамаева, (теоретические основы и методика преподавания курса физики в вузе), Т.И. Гнитецкая (установление межпредметных связей), А.Г. Гейн, А.И.Назаров, Е.В. Оспенникова (применение информационных технологий при обучении физике), П.В. Зуев (повышение эффективности обучения физике), И.А. Иродова, Н.А. Клещева, (обучение физике в учреждениях профессионального образования), Г.В. Ерофеева, В.В. Ларионов, Л.В. Масленникова (профессиональная направленности при обучении физике будущих инженеров), А.В. Ельцов, А.А. Фадеева, О.А. Яворук (интеграционные процессы при обучении физике), А.А. Синявина (обобщение и систематизация физических знаний), С.А. Суровикина (формирование естественнонаучного мышления) и др.
Их исследования посвящены решению различных проблем, но не рассматривается проблема обучения студентов вузов на основе учета их психологических особенностей. К психологическим особенностям обучаемых, мало изменяющимся, устойчивым характеристикам, существенным для процесса обучения, относят когнитивные стили. Когнитивные стили – это индивидуально своеобразные способы восприятия, анализа, структурирования и категоризации своего окружения. Работа интеллекта большинства людей характеризуется преобладанием того или иного когнитивного стиля. Преобладающие когнитивные стили являются достаточно устойчивыми на протяжении жизни обучаемого. Для разработки педагогических концепций, обеспечивающих обучение и развитие студентов в соответствии с их индивидуальными когнитивными стилями, в том числе и при обучении физике, необходимо комплексное психолого-педагогическое изучение человека. Исследователи приводят более десяти когнитивных стилей. Например, полезависимость / поленезависимость, импульсивность / рефлексивность, узость / широта диапазона эквивалентности, когнитивная простота / когнитивная сложность, фокусирующий / сканирующий контроль, сглаживание / заострение различий и др.
При изучении физики у студентов возникают затруднения в переводе информации из одной формы представления в другую, что снижает их познавательные возможности. Эту особенность интеллекта характеризует когнитивный стиль «ригидность / гибкость когнитивного контроля», он отражает степень объективной трудности в смене способов переработки информации, представленной в различных формах. В диссертационном исследовании рассматривается когнитивный стиль «ригидность / гибкость когнитивного контроля» и его влияние на познавательные возможности студентов. Ригидный контроль свидетельствует о трудностях в переходе от одного способа представления информации к другому, тогда как гибкий – об относительной легкости такого перехода. Выбор данного когнитивного стиля обусловлен тем фактом, что информация в курсе физики представляется в различных формах (вербальной, аналитической, графической, предметно-практической и др.).
Профессором М.А. Холодной выделены виды стилевого поведения, представляющие собой иерархическую структуру: стили кодирования информации стили переработки информации.
Стили кодирования информации – это субъективные средства, с помощью которых в ментальном опыте человека воспроизводится окружающий мир. Проблема возможных способов кодирования информации человеком изучалась рядом исследователей. Так, Е.П. Ильин и И.П. Павлов выделяли два стиля кодирования информации (чувственно-наглядный и словесно-речевой), Дж. Брунер и Л.М. Веккер – три стиля (в виде предметных действий, наглядных образов и языковых знаков), М.А. Холодная выделяет четыре стиля (сенсорно-эмоциональный; визуально-пространственный; предметно-практический; словесно-речевой).
Учитывая специфику обучения физике в вузе (проведение лекционных, практических и лабораторных работ), мы рассматриваем стили кодирования информации, соответствующие формам представления физической информации:
-
словесно-символический;
-
визуально-пространственный;
-
предметно-практический.
Обучение с учетом когнитивных стилей возможно в условиях нежесткой внутренней дифференциации и создает объективные условия для индивидуализации образовательного процесса в силу разнообразия и вариативности образовательной среды, а также за счет разнообразных форм взаимоотношений обучаемых с различным складом ума. Под внутренней дифференциацией понимают такую организацию обучения, при которой учет индивидуальных способностей обучаемых осуществляется в рамках их обучения в обычных группах.
Анализ результатов констатирующего этапа педагогического эксперимента и анализ публикаций показывают, что, несмотря на большую значимость учета когнитивных стилей студентов при обучении физике в большинстве вузов, разработка и внедрение таких методических систем не проводилась. Было выдвинуто предположение, что учет индивидуальных когнитивных стилей при обучении является резервом повышения эффективности образовательного процесса в вузах.
Таким образом, анализ нормативных документов, психолого-педагогических исследований и исследований в области теории и методики обучения физике позволяет выделить ряд противоречий:
-между объективной потребностью общества в подготовке высококвалифицированных инженеров и неразработанностью систем обучения, позволяющих достигать требуемого уровня на основе учета их индивидуальных когнитивных стилей;
- между коллективным характером обучения студентов вузов и индивидуальным характером усвоения физической информации в соответствии со своими познавательными особенностями;
- между необходимостью создания оптимальных условий для познавательной деятельности студентов вузов при изучении физики и недостаточной разработанностью таковых в соответствии с индивидуальными когнитивными стилями студентов;
- между необходимостью внедрения в учебный процесс вузов достижений психолого-педагогических наук и преобладающими традиционными подходами при обучении физике;
- между необходимостью развития личностно-ориентированного подхода применительно к когнитивной деятельности и недостаточным количеством таковых разработок в педагогической науке.
Из вышеперечисленного становится очевидной актуальность исследования, проблемой которого является поиск ответа на вопрос: какими должны быть концепция, модель, практическая реализация методической системы обучения физике студентов вузов на основе когнитивных стилей и средства ее осуществления.
Объект исследования: процесс обучения физике студентов вузов.
Предмет исследования: методическая система обучения физике студентов инженерных вузов на основе учета их когнитивных стилей.
Цель исследования – теоретическое обоснование и разработка концепции методической системы обучения физике студентов на основе учета их когнитивных стилей, а также реализация методической системы в условиях инженерного вуза.
Гипотеза исследования представляет собой предположение о том, что эффективность образовательного процесса по физике в вузе повысится, если:
- разработать концепцию методической системы обучения физике, построенную на идее о повышении эффективности подготовки студентов за счет организации обучения в условиях нежесткой внутренней дифференциации на основе предпочтительных стилей кодирования информации с целью создания равных комфортных условий обучения и формировании мобильности стилевого поведения студентов;
- в основу концепции положить систему принципов, обеспечивающих теоретическую разработку и практическую реализацию концепции методической системы обучения физике на основе учета когнитивных стилей. Основными являются принципы: модельного представления физической информации, информационной мобильности, предметно-практического представления информации, междисцилинарной интеграции;
- на основе выдвинутой концепции разработать модель методической системы обучения физике студентов вузов, включающую: систему принципов, основные линии реализации концепции; внутренние и внешние факторы, влияющие на образовательный процесс; совокупность основных структурных элементов, а именно: цели обучения, содержание, формы, методы и средства обучения;
- разработать и внедрить методику мониторинга, по параметрам: диагностика психологических особенностей студентов, уровень освоения студентами приемов перевода физической информации в различные формы, уровень подготовленности по физике, уровень мотивации к изучению физики;
- внедрить разработанную методическую систему в учебный процесс и оценить ее педагогическую эффективность по перечисленным выше параметрам.
Под педагогической эффективностью мы понимаем увеличение объема знаний, формирование мобильности стилевого поведения при изучении физики, усиление мотивации к изучению физики.
Методологическую основу исследования составляют:
- Исследования в области педагогики и психологии по проблеме структуры интеллекта человека, его индивидуальных способностей и учета индивидуальной структуры интеллекта в учебном процессе.
Проблемам разработки структуры интеллекта человека посвящены работы зарубежных ученых Ж. Пиаже, Ч. Спирмена, Л. Терстоуна, Дж. Гилфорда, Р.Б. Кэттлла, Г.Ю. Айзенка, Р.Л. Солсо, Р. Стернберга др., причем разработкой факторных моделей интеллекта занимались Ч. Спирмен, Л. Терстоун, Дж. Гилфорд, Р.Б. Кэттелл и др. Авторами монометрических моделей интеллекта являются Г.Ю. Айзенк, Р.Л. Торндайк, Л.Т. Ямпольский и др. Исследователями в области когнитивных моделей интеллекта являются Р. Стернберг, А. Демитроу, М.А. Холодная, Р.Л. Солсо, В.Н. Дружинин и др.
Традиционно в отечественной педагогике рассматривались не когнитивные стили обучаемых, а их индивидуальные способности. Проблема индивидуальных способностей рассматривалась в работах Б.М. Теплова, В.Д. Шадрикова, Д.Н. Завалишиной, В.Н. Дружинина, Е.П. Ильина и др. Психолого-педагогические особенности познавательных процессов исследовались А.Б. Брушлинским, Н.Ф. Талызиной, а также И.А. Зимней, С.Л. Рубинштейном, Т.В. Габай и др.
- Исследованиям в области личностно-ориентированного подхода посвящены работы Н.А. Алексеева, Ш.А. Амонашвили, Е.В. Бондаревской, М.А. Викулиной, Б.С. Гершунского, И.С. Якиманской и др.
Дифференцированный подход как частный случай личностно-ориентированного подхода, рассматривался в работах Н.С. Пурышевой, И.Э. Унт, Е.С. Рабунского, Г.Н. Степановой и др. Проблеме дифференциации и индивидуализации обучения на основе когнитивных стилей посвящены работы зарубежных исследователей: Р. Райдинга, И. Чима, Дж. Хейса, К. Эллисона и др. Среди российских педагогов и психологов эту проблему исследовали: А.Е. Дружинин, Г.А. Берулава, В.А. Колга и др.
- Информационный подход в образовании рассматривался в работах А.С. Архангельского, В.С. Степина, применительно к конкретным дисциплинам в работах Г.Н. Степановой, А.А. Дорофеева и др.
- Деятельностный подход. Это направление исследовалось в трудах Б.Г. Ананьева, Л.С. Выготского, П.Я. Гальперина, А.Н. Леонтьева, С.Л. Рубинштейна, Н.Ф. Талызиной и др. В области теории и методики обучения физике деятельностный подход разрабатывался в работах Р.В. Майера, Г.П. Стефановой, Н.И. Одинцовой, И.А. Крутовой и др.
- Философское исследование понятия «модель» и «моделирование» в теории познания представлено в работах Я.Г. Неуймина, В.А. Штофа и др. Дидактические аспекты моделирования при обучении физике исследовались в работах В.С. Идиатулина, Ю.А. Воронина, Р.М. Чудинского, В.С. Михалкина, А.С. Кондратьева, М.Э. Филиппова, В.В. Фоменко и др.
- Обогащающий подход, предполагающий обогащение стилевых характеристик обучаемых, исследовался в работах М.А. Холодной, Э.Г. Гельфман и др.
- Работы в области педагогической интеграции. Исследования интеграционных процессов в системе высшего образования велись М.Н. Берулавой, А.Ф. Елисеевым, Ю.А. Кустовым, Н.Ф. Талызиной и др. Большой вклад в развитие интеграционных подходов внесли B.C. Безрукова, Н.К. Чапаев и др.
-Работы в области процесса обучения в высшей школе: С.И. Архангельский (применение информационного подхода при обучении в высшей школе), А.А. Вербицкий (контекстный подход), В.В. Ларионов (проблемно-ориентированное обучение), С.В. Бубликов, Ю.И. Дик, В.С. Леднев (концепция формирования содержания обучения), Д.В. Чернилевский (технологический подход), О.А. Козлов, Г.А. Кручинина, И.В. Роберт (информатизация образования) и др.
В соответствии с целью, объектом, предметом и гипотезой определены следующие задачи исследования:
1. Изучить состояние проблемы обучения студентов вузов с учетом психологических особенностей обучаемых и обосновать возможность и необходимость нежесткой внутренней дифференциации при обучении студентов физике на основе индивидуальных когнитивных стилей.
2. Выявить психолого-педагогические обоснования возможности обучения студентов вузов с учетом их индивидуальных когнитивных стилей.
3. Сформировать понятийно-терминологическое обеспечение концепции методической системы обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей.
4. Описать структуру и содержание концепции методической системы обучения физике студентов в вузе на основе учета их индивидуальных когнитивных стилей.
5. Разработать модель методической системы обучения физике студентов вузов, отражающую структурные компоненты самой системы, а также совокупность внешних и внутренних факторов, влияющих на функционирование системы обучения.
6. В соответствии со сформулированной концепцией методической системы обучения и созданной моделью разработать и апробировать, в условиях инженерно-педагогического вуза, методическую систему обучения физике студентов вузов, включающую компоненты: цель, содержание, методы, средства и формы обучения.
7. Провести педагогический эксперимент, подтверждающий эффективность разработанной методической системы обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей.
Логика и основные этапы исследования. Исследование проводилось с 1991 по 2008 год.
Первый этап (1991 -2002 гг.) – анализ состояния проблемы обучения физике студентов в вузе и выявление резервов повышения эффективности образовательного процесса. Теоретико-методологическое исследование учебной и научной литературы в области психологии, педагогики, теории и методики обучения физике, философии, теории информации и др. Проверка актуальности выбранной тематики, разработка гипотезы исследования, определение целей, постановка задачи исследования.
Второй этап (2003 -2005 гг.) – разработка концепции методической системы обучения студентов вузов с учетом их когнитивных стилей, модели методической системы, включающей целевой, процессуальный, содержательный и результативный компоненты. Разработка методической системы обучения, включающей цели, содержание, формы, методы и средства обучения. Разработка и внедрение в учебный процесс элементов модели обучения физике и доведение их до уровня методик.
Третий этап (2006 - 2008 гг.) связан с внедрением результатов работы в практику обучения физике студентов в вузах, организацией опытно-экспериментальной работы и анализом полученных экспериментальных данных. Осуществлено внедрение результатов исследования в вузах России. Работа над оформлением диссертации. Результаты исследования были апробированы на международных, всероссийских и региональных научных конференциях и семинарах, в центральной педагогической печати.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
1. Осуществлено комплексное психолого-педагогическое исследование процесса обучения физике студентов вузов, основанное на интеграции достижений психологической науки в области когнитивной психологии, педагогики высшей школы и теории и методики обучения физике. Результаты исследования обеспечивают обучение и развитие студентов в соответствии с их индивидуальными когнитивными особенностями.
2. Внесен определенный вклад в развитие направления теории и методики обучения физике – обучение студентов вузов с учетом их индивидуальных когнитивных стилей.
3. Разработана концепция методической системы обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей. Концепция раскрывается через следующие идеи:
- сочетания личностно-оринентированного, дифференцированного, деятельностного, модельного, обогащающего и информационного подходов при обучении физике и др.;
- обучение студентов вузов физике возможно на основе учета их индивидуальных когнитивных стилей, в частности когнитивного стиля «ригидность / гибкость когнитивного контроля», а также предпочтительных стилей кодирования информации;
- содержание курса физики можно представить как совокупность учебных моделей: материальной, графической, аналитической и др. – при условии равноправности различных форм представления физической информации;
- перевод физической информации в различные формы представления возможно осуществить путем интеграции физики с курсами математики, инженерной графики и информатики на основе выделения связеобразующих элементов содержания средствами системы междисциплинарных учебных заданий.
4. Выдвинутая концепция базируется как на системе общедидактических, так и уточненных автором принципов: модельного представления физической информации, формирования информационной мобильности, предметно-практического представления информации, междисцилинарной интеграции.
5. Разработана модель методической системы обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей, содержащая следующие компоненты: целевой, содержательный, процессуальный (методы и формы обучения), мотивационный и результативный.
6. Разработана методическая система обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей, включающая: цели, содержание, методы и средства, организационные формы. Основной целью является повышение эффективности подготовки студентов вузов в области физики за счет формирования информационной мобильности студентов. Содержание курса физики представлено в виде совокупности моделей, имеющих различные формы. Введение содержания в учебный процесс осуществляется путем применения авторских методик проведения лекционных, практических и лабораторных занятий по физике, а также методики организации самостоятельной работы студентов, учитывающих индивидуальные психологические особенности студентов (предпочтительный стиль кодирования информации, «ригидность / гибкость когнитивного контроля»).
Теоретическая значимость исследования заключается в том, что его результаты вносят вклад в развитие теоретических основ обучения физике студентов вузов:
1. Теоретически обоснована необходимость и возможность осуществления нового направления обучения физике студентов вузов – обучение на основе учета когнитивных стилей. Полученное новое теоретическое знание, разрешающее противоречия, связанные с необходимостью поиска новых путей повышения эффективности процесса обучения физике студентов в вузах и с неразработанностью подходов к обучению, основанных на учете индивидуальных когнитивных стилей.
2. В рамках разработанной концепции методической системы обучения студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей расширено понятие личностно-ориентированного обучения за счет интеграции психолого-педагогического знания и знания в области теории и методики обучения физике.
3. Сформулирована система уточненных принципов обучения, среди них:
- принцип модельного представления физической информации предполагает, что курс физики можно представить как совокупность учебных моделей, а именно: материальной, графической, аналитической и др., причем различные формы представления информации являются равноправными;
- принцип формирования информационной мобильности предполагает обеспечение перевода физической информации студентами из одной формы в другую, применяя логические, математические, графические и информационные методы, что позволяет обучающимся осваивать информацию, представленную в различных формах, и обогащать стилевые характеристики интеллектуального поведения.
- принцип предметно-практического представления информации предполагает, что источником физической информации могут быть не только вербальные, графические или аналитические источники, но и процесс предметно-практической деятельности при изучении физики.
- принцип информационности предполагает, что учебный процесс в вузе определяется как процесс приема, передачи, хранения, использования и преобразования учебной информации. Обучение является процессом общения (коммуникативным процессом) с целью передачи информации (знаний и способов деятельности).
принцип междисциплинарной интеграции предполагает реализацию интеграции курса физики с курсами математики, информатики и инженерной графики на основе выделения связеобразующих элементов содержания, применяя методы универсализации, унификации и экстраполяции.
4. Выделены линии реализации концепции методической системы обучения физике на основе учета когнитивных стилей: психологическая, организации физической информации, организации системы занятий, установления межпредметных связей.
5. Уточнена сущность понятий «линия реализации концепции» и «системообразующие междисциплинарные понятия».
Практическая значимость заключается в том, что:
Основные результаты исследования доведены до конкретных методических разработок и рекомендаций.
1. Разработаны методики:
- модельного введения физической информации на лекционных занятиях;
- последовательного выполнения системы физических заданий включающую тренировочные задачи (первого и второго типов) базовые задачи комплексные расчетно-графические задания;
- вариативного выполнения лабораторных работ в зависимости от предпочтительного стиля кодирования информации студентом;
- организации самостоятельной работы студентов.
- мониторинга эффективности учебного процесса по показателям:
ригидность/гибкость когнитивного контроля, преобладающий стиль кодирования информации;
уровень усвоения физической информации, уровень освоения студентами приемов перевода физической информации в различные формы;
мотивация к изучению физики.
2. Разработаны учебные пособия: «Модели в физике», «Физика и автомобиль», «Комплект методического обеспечения по учебной дисциплине «Физика»», «Организация и проведение лабораторного практикума по физике», «Расчет погрешности измерений при выполнении лабораторных работ по физике с использованием компьютерных технологий», «Сборник задач по физике. Электромагнетизм» и др.
3. Полученный опыт внедрения системы обучения физике опубликован в монографиях «Проектирование содержания спецкурсов при подготовке педагога профессионального обучения», «Теоретические основы дифференциации при обучении студентов вузов», «Реализация системы обучения студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей» и может быть использован при обучении студентов вузов.
4. Внедрение в педагогическую практику методической системы обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей позволило повысить эффективность подготовки студентов вузов в области физики по показателям:
- подготовленность в области физики – объем полученных знаний;
- перевод физической информации в различные формы представления;
- мотивация к изучению физики и интерес к обучению по выбранной специальности.
На защиту выносятся:
1. Методолого-теоретические основы процесса обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей, которыми выступают методологические подходы (личностно-оринентированный, дифференцированный, деятельностный, модельный, обогащающий и информационный), совокупность общенаучных (гуманизации, интеграции, системности) и специальных (модельного представления физической информации, формирования информационной мобильности, предметно-практического представления информации, междисцилинарной интеграции) принципы обучения.
2. Концепция методической системы обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей, базирующаяся на следующих идеях:
- сочетания личностно-оринентированного, дифференцированного, деятельностного, модельного, обогащающего и информационного подходов при обучении физике;
- обучение студентов вузов физике возможно на основе учета их индивидуальных когнитивных стилей, в частности когнитивного стиля «ригидность / гибкость когнитивного контроля», а также предпочтительных стилей кодирования информации;
- содержание курса физики можно представить как совокупность учебных моделей: материальной, графической, аналитической и др. – при условии равноправности различных форм представления физической информации
- перевод физической информации в различные формы представления возможно осуществить путем интеграции физики с курсами математики, инженерной графики и информатики на основе выделения связеобразующих элементов содержания средствами системы междисциплинарных учебных заданий.
3. Модель методической системы обучения физике студентов вузов, построенная на системе общедидактических и уточненных принципов, учитывающая когнитивный стиль «ригидность / гибкость когнитивного контроля», включающая целевой, содержательный, процессуальный, результативный компоненты и линии реализации концепции: психологическую организационную, введения физической информации, организации системы занятий, установления межпредметных связей.
4. Методическая система обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей, включающая цели, содержание, методы и средства, организационные формы.
Система целей является системообразующим элементом и включает цели: образовательную – повышение подготовленности студентов в области физики; развивающую – формирование информационной мобильности; воспитательную – формирование профессиональной направленности личности и ценностного отношения к изучению физики.
Содержание курса физики отобрано и систематизировано на основании принципов: психологических закономерностей представления изучаемого материала, полисистемности, интегративности, вариативности, профессиональной направленности, многоуровневой организации учебного материала. Содержание курса физики позволяет осуществлять перевод физической информации в различные формы представления.
Методика модельного представления физической информации в курсе лекции базирующаяся на идее о возможности представления дисциплины «Физика» как совокупности моделей. Перевод информации в различные формы представления возможен путем применения логических и частнонаучных методов.
Методика последовательного выполнения системы физических заданий: тренировочные задачи (первого и второго типов) базовые задачи комплексные расчетно-графические задания, базирующаяся на разработанной системе приемов и методов перевода физической информации в различные формы представления.
Методика вариативного выполнения лабораторных работ в зависимости от предпочтительного стиля кодирования информации.
Методика организации самостоятельной работы студентов, включающая пакет индивидуальных заданий для самостоятельного выполнения студентом и способы их выполнения.
Методика мониторинга когнитивных особенностей студентов и эффективности подготовки студентов по физике в процессе обучения в вузе, включающая систему тестовых заданий и способы их применения в учебном процессе для измерения следующих параметров:
- предпочтительный стиль кодирования информации;
- показатель ригидность/гибкость когнитивного контроля;
- уровень освоения студентами приемов перевода физической информации в различные формы представления;
- уровень подготовленности студентов в области физики;
- уровень мотивации к изучению физики.
Апробация и внедрение результатов исследования.
Основные положения диссертации, теоретические и практические результаты докладывались и обсуждались на Международных конференциях: «Физика в системе современного образования» (г. Ярославль, С.-Петербург, 2001, 2003, 2007), «Физическое образование: проблемы и перспективы развития» (г. Москва, 2005, 2007, 2008), «Высокие технологии в педагогическом процессе» (г.Н.Новгород, 2001 - 2006), «Современные методы физико-математической науки» (г. Орел, 2006 г.), «Инновации в системе непрерывного профессионального образования» (г.Н.Новгород 2007, 2008) и др. На Всероссийских и региональных конференциях: «Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов) – (Челябинск 1999), «Инновационные технологии в педагогике и на производстве» (г. Екатеринбург 2000, 2001 г.), «Проблемы интеграции естественнонаучных дисциплин в высшем педагогическом образовании» (г.Н.Новгород, 2001), «Актуальные вопросы развития образования и производства» (г.Н.Новгород, 2001 - 2006), «Проблемы фундаментализации и профессиональной направленности инженерного и инженерно-педагогического образования» (г.Н.Новгород, 2004 - 2006), «Проблемы профессиональной направленности естественнонаучного и технического образования» (г.Н.Новгород, 2005, 2006), «Современные проблемы науки, образования и производства» (г.Н.Новгород, 2006), «Наука и молодежь» (г.Н.Новгород, 2007, 2008), «Современные тенденции развития профессионального образования в подготовке специалистов в области автомобилестроения» (Н.Новгород, 2007), «Развитие творческого наследия С.Я. Батышева в системе непрерывного профессионального образования» (Н.Новгород, 2007) и др.
Разработанная методическая система внедрена в учебный процесс следующих вузов: ГОУ ВПО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет», ГОУ ВПО Нижегородское высшее военно-инженерное командное училище (военный институт), ГОУ ВПО Шуйский государственный педагогический университет, НОУ ВПО Нижегородский филиал университета Российской Академии образования, о чем имеются акты о внедрении.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка и приложений. В списке литературы 362 наименования.
Личностно-ориентированный и дифференцированные подходы
Личностно-ориентированному обучению посвящены работы Н.А. Алексеева, Ш.А. Амонашвили, Е.В. Бондаревской, М.А. Викулиной, Б.С. Гершунского, И.С. Якиманской и др. Сущностью личностно-ориентированного обучения является индивидуализированная система научных знаний и практических умений, оказывающих влияние на поведение человека с целью его изменения. При технологическом подходе содержание личностно-ориентированной технологии представляет собой интеграцию на основе собственно педагогики определенных научных положений из областей и сфер человекознания: философии, психологии, социологии, медицины, искусствоведения и т.п. Главным принципом личностно-ориентированной технологии, на основе которого строится вся её система теоретических знаний и практических умений, является гуманистическая направленность. Главной характеристикой гуманистической направленности личностно-ориентированных технологий относительно её" содержания, методов преподавания, видов и способов педагогического воздействия является её психотерапевтическая основа, под которой следует понимать формирование и развитие принципиально новых психически комфортных, ситуативно адекватных, безопасных для самого человека и общества способов взаимоотношений между людьми и в профессиональной деятельности, и в личной жизни.
Основной задачей личностно-ориентированных технологий является оказание содействия человеку в определении и коррекции отношения к самому себе, окружающему миру, другим людям и к профессиональной деятельности. Личностно-ориентирнованное обучение предполагает [155, с. 50]: отказ от ориентировки на среднего; поиск лучших качеств личности обучаемого; применение психолого-педагогической диагностики личности учащегося (интересы, способности, направленность, Я-концепция, качества характера, особенность мыслительных процессов); учет особенностей личности в учебно-воспитательном процессе; прогнозирование развития личности. И.С. Якиманская отмечает, что с методологической точки зрения «...все существующие модели личностно-ориентированной педагогики можно условно разделить на три группы: социально-педагогическая, предметно-дидактическая, психологическая» [347]. В первой модели индивидуализация обучения сведена до минимума, поскольку жестко ориентирована на социальный заказ, и практически индивидуальный подход проявляется в случае определенных педагогических затрат, необходимых для «дотягивания» личности до запланированного результата. Вторая модель ориентирована на научно-предметное разделение знаний, которые необходимо усвоить за время обучения. Здесь личность присутствует в форме предпочтений: типы заданий (различной трудности) или профильная специализация. Психологическая модель личностно-ориентированной педагогики сводилась к признанию индивидуальных различий и предполагала необходимость учета их при организации обучения [7, с. 12]. Н.А. Алексеев отмечает, что личностно-ориентированное обучение «...предполагает своеобразную технологию учета индивидуальных, по преимуществу когнитивных, особенностей личности.
Особенностей развития памяти, внимания, мышления и даже обучаемости...». Н.А. Алексеев понятие «личностно-ориентированное обучение» трактует как такой тип обучения, в котором организация взаимодействия субъектов обучения в максимальной степени ориентирована на их индивидуальные особенности и специфику личностно-предметного моделирования мира [7, с. 38]. И.С. Якиманская, считает, что личностно-ориентированное обучение есть [348, с. 32]: - выявление особенностей ученика как субъекта; - признание его субъективного опыта как самобытности и самоценности; - построение педагогических воздействий с максимальной опорой на этот личностный смысл; - постоянное согласование в ходе обучения двух видов опыта - общественного и индивидуального; - раскрытие индивидуального своеобразия получения знаний через анализ способов учебной работы. Индивидуальный подход - один из важнейших дидактических принципов личностно-ориентированного обучения. Для эффективного управления процессом обучения необходимо знать психологические особенности обучаемых. Однако принцип индивидуального подхода вступает в противоречие с массовым (фронтальным) характером обучения. Обучаемые различаются по скорости и прочности заучивания; у них разные потенциальные возможности к продуктивному мышлению и т.д. Кроме того, имеются глубокие различия, вызывающие изменения внутреннего состояния психических функций в стрессоподобных ситуациях типа зачетов и экзаменов.
Внешне это проявляется в изменении поведения, затруднениях при умственной деятельности. Преподаватель должен знать психологические особенности обучаемых и управлять развитием психических функций на основе этих знаний [189, с. 12]. Личностно-ориентированное обучение обеспечивает реализацию индивидуального подхода к обучаемым с учетом уровня их умственного развития. Его организация в значительной мере зависит от конкретных методов обучения, направленных главным образом на расширение познавательной активности
Особенности и линии реализации концепции
При реализация концепции методической системы обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей необходимо учитывать ряд особенностей, к которым мы относим: реализацию концепции в условиях гуманизации системы образования, недостаточную изученность в педагогической науке проблемы обучения студентов вузов с учетом их психологических особенностей, необходимость высокого уровня подготовки студентов по дисциплинам естественнонаучного, математического, информационного и графического циклов. Гуманизация образования. Гуманизм - мировоззрение, построенное на любви к человеку, признание человека высшей ценностью; признание человека высшей ценностью; учение, защищающее достоинства и права человека, свободу и всестороннее развитие личности; педагогический принцип [179, с. 6]. Гуманизация образования - идея приоритета человеческих ценностей над технократическими, производительными, экономическими и т.д. [93, с. 6]. М.Н. Берулава, отмечал, что «гуманизация образования как научное направление современной педагогической мысли может быть охарактеризовано уже не как теория, а как сложившаяся образовательная парадигма, хотя и не нашедшая еще своего эффективного внедрения в практике обучения. Долгое время ценности общественных институтов в любом случае признавались приоритетными над ценностями индивидуальности. Это в свою очередь приводило к тому, что советская педагогика строилась с позиций классовости, с позиции интересов определенных социальных групп как наука апеллировавшая при разработке своего понятийного аппарата к значениям, но не к личностным смыслам. Это противоречие разрешается путем гуманизации образовательных систем. Гуманизация образования рассматривается нами как преломление в педагогике личностного подхода, разработанного в сфере философии и психологии.
При этом не ведется речь о его редукции, поскольку педагогическая наука имеет собственный предмет и задачи исследования. В данном случае имеется в виду тот гуманистический пафос, который был заложен в соответствующих философских и психологических концепциях. Основным понятием разрабатываемой теории является понятие гуманизации образования, под которым мы понимаем такую организацию учебного прогресса, которая направлена на развитие личности, предполагающее формирование у нее механизмов самовоспитания и самообучения через удовлетворение ее базовых потребностей: в психологически комфортных межличностных отношениях и социальном статусе; в реализации своего творческого потенциала; в познании в соответствии со своими индивидуальными когнитивными стратегиями» [24, с.6]. Таким образом, среди гуманистических тенденций функционирования и развития системы образования можно выделить главную - ориентацию на развитие личности. Хотя и существуют большие наработки в области подходов к гуманизации образования, сегодня еще нет ее целостно оформленной концепции. Только начинают разрабатываться личностно-ориентированные технологии обучения и воспитания. Все это требует совместной и согласованной работы в данном направлении ученых различных специальностей и, прежде всего, философов, педагогов, психологов, методистов. Гуманизация образования требует преобразования учебно воспитательного процесса, пересмотра его принципов и внедрения новых дисциплин, программ обучения, методик обучения и учебно-познавательных действий, что позволит нацелить учебный процесс на формирование у учащихся взглядов на человека как на высшую ценность.
Итоговым показателем гуманизации образования является рост творческой активности обучающихся. Недостаточная изученность в современной педагогической науке проблемы обучения с учетом когнитивных стилей студентов. Нами обнаружено крайне ограниченное число работ посвященных проблеме обучения студентов вузов с учетом их когнитивных стилей. Это кандидатские диссертации, посвященные методике обучения физике, Л.Б. Лозовской «Методика организации дифференцированного обучения решению физических задач на основе учета когнитивных стилей учащихся» [139] и Ю.В. Борисовой «Дифференциация обучения физике на основе учета когнитивных стилей учащихся» [31]. Работы посвящены проблеме обучения школьников и не затрагивают особенностей восприятия информации и когнитивного стиля «ригидность-гибкость когнитивного контроля».
Среди работ, посвященных обучению физике студентов вузов, следует отметить исследование А.Е. Айзенцона и Н.С. Селиверствой [5]. Проблема влияния когнитивных стилей на процесс обучения в целом исследовалась А.Е. Дружининым, Л.В. Гуренко, А.А. Зюзей, С.А. Печерской, А.С. Поповым и др., иностранному языку - Б.Лу. Ливер, информационным технологиям - В.П. Стукаловым, математике - М.А. Холодной, Э.Г. Гельф-ман и др. Поскольку проблема обучения с учетом когнитивных стилей мало изучена, в ходе исследования зачастую нам приходилось обращаться к исследованиям психологов, работающих в области когнитивной психологии, а не к трудам педагогов. Недостаточная сформированностъ у студентов совокупности знаний дисциплин физического, математического и графического циклов, позволяющая свободно воспринимать учебную информацию представленную в различных формах. Разработанная методическая система обучения компенсирует недостаточность подготовки по вышеперечисленным дисциплинам в области междисциплинарных понятий и позволяет студентам воспринимать физическую информацию в предпочтительной для каждого студента форме. М.Л. Грудевой было проведено исследование по выявлению полноты усвоения межпредметных понятий и сущностей курсов высшей математики и физики и были получены следующие данные [65, с. 126]. Эксперимент показал, что уровень усвоения знаний и умений межпредметного характера низкий во всех участвующих в эксперименте группах. Около 60% студентов находятся на 1 уровне (репродуктивного узнавания) межпредметных математических понятий и только 10,1% и соответственно 7,1% студентов находятся на уровне продуктивного и эвристического действия. Низкий уровень подготовки в области математики затрудняет восприятие других дисциплин, в частности физики. Разрабатываемая методическая система должна компенсировать недостаточность подготовки по вышеперечисленным дисциплинам в области междисциплинарных понятий в рамках самостоятельной работы студентов.
Принципы и критерии отбора содержания обучения
Отбор содержания обучения производится на основании системы принципов и критериев отбора содержания. Н.С. Пурышева приводит следующие дидактические принципы отбора содержания: направленности обучения на комплексное решение задач образования, воспитания и развития; научности; систематичности и последовательности; системности; межпредметных связей; связи теории с практикой, обучения с жизнью; политехнизма и профессиональной направленности; наглядности; доступности; индивидуализации и дифференциации; -мотивации и создания положительного отношения к учению. Эти дидактические принципы связаны с закономерностями обучения, они также тесно связаны между собой [238, с.85].
Для реализации системы обучения студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей на примере обучения физике, математике, информатике инженерной графике необходимо провести отбор содержания курса физики, а также математики, информатики и инженерной графики в области межпредметных понятий, обеспечивающих перевод учебной физической информации в различные формы представления. В основу отбора содержания курса физики положены следующие принципы, выделенные на основе анализа исследований, проведенных СИ. Архангельским, А.П. Беляевой, А.А. Вербицким, B.C. Ледневым, И.М. Стариковым, Ю.Н. Семиным, А.Д. Сухановым, А.А. Червовой и др. и уточненные автором в [260, 261, 262, 263].
Принцип фундаментальности является проявлением более общего принципа научности и выражает высокую степень научности (термин С.И.Архангельского). Принцип предполагает формирование содержания курса с опорой на логику самой науки и на ее место в развитии человеческой цивилизации. При этом в процессе представления содержания предпочтение следует отдавать качественным моделям, приближенным методам и оценкам. Качественные методы в большинстве случаев позволяют, отстраняясь от множества частных свойств и особенностей, кратко и ясно изложить общую, генетически исходную основу всех частных проявлений исследуемых объектов. Качественный анализ решения возникающих профессиональных проблем объективно присущ инженерной деятельности в сфере эксплуатации оборудования и производства, когда необходимо оперативно оценить состояние системы, выявить исходную причину отклонений и изменений ее состояния, оценить возможные решения и их последствия, выработать рациональный план и предпринять оперативные действия по изменению сложившейся ситуации в состоянии системы [14, с. 68].
Принцип полисистемности является уточнением принципа систематичности и указывает на то, что все физические знания, сообщающиеся студентам, должны представлять собой систему или группу пересекающихся систем, причем одни и те же знания могут быть систематизированы на основе разных логических осей систематизации, выбранных в соответствии с различными целями изучения курса или различными видами профессиональной деятельности обучаемых. Принцип психологических закономерностей представления изучаемого материала, Отобранная для изучения физическая информация должна быть представлена в различных формах; графической, вербальной, аналитической, предметно-практической, что находит свое отражение в системе учебных пособий и методических разработок, обеспечивающих изучение курса физики.Принцип доступности. Содержание обучение должно быть доступным и посильным учащимся, их возрасту, способностям и уровню развития, что позволяет обратиться к наивысшей границе интеллектуальных возможностей учащихся с целью ее постоянного повышения. На основе этого принципа определяется степень научно-теоретической сложности учебного материала [13, с. 75].
Принцип прочности знаний предполагает, с одной стороны, отбор сведений, подлежащих прочному запоминанию среди возрастающего объема научной информации, а с другой - обеспечение такой системы представления изучаемой информации, что знания, подлежащие запоминанию, должны систематически применяться обучаемыми.Принцип интегративности содержания рассматривается нами как отражение состояния связанности физической, математической, графической, информационной, общетехнической и технической информации в их педагогической интерпретации. Интегративность содержания рассматривается нами на двух уровнях. Общенаучный уровень интеграции отражает связанность науки, техники и образования, что приводит к возникновению педагогической трактовки науки (фундаментальные дисциплины) и техники (прикладные дисциплины). Междисциплинарный уровень интеграции рассматривается нами как реальный процесс интеграции содержания изучаемых дисциплин на основе общности объектов изучения, методов исследования и т.д., что обеспечивает интегративность знаний обучаемых, разработки интегратив-ных занятий и спецкурсов.
Принцип вариативности предусматривает дифференциацию содержания обучения в зависимости от характера будущей профессиональной деятельности и объективных потребностей обучаемых.
Анализ данных, полученных в ходе констатирующего этапа эксперимента
С учетом вышеперечисленных теоретических положений и рекомендаций по проведению эксперимента опытно-экспериментальные исследования по проверке гипотезы исследования и ее уточнению проводились в Волжском государственном инженерно-педагогическом университете в течение 2004-2007 учебных годов. В эксперименте приняли участие 530 человек из них контрольная группа составляла 250 человек, а экспериментальная - 280 человек. Главной целью экспериментальной работы в рамках настоящего исследования является проверка правильности выдвинутой гипотезы исследования, основанной на предположении о том, что эффективность образовательного процесса по физике в вузе повысится, если проводить обучение студентов вузов, следуя методической системе обучения учитывающей индивидуальные когнитивные стили студентов. Экспериментальная часть исследования выполнялась в три этапа: констатирующий, формирующий и контрольный этапы. Результативный компонент методической системы - повышение эффективности учебного процесса по физике. Под эффективностью методической системы обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей мы понимаем статистически значимое увеличение показателей: - подготовленность в области физики - объем полученных знаний; - перевод физической информации в различные формы представления; - мотивация к изучению физики и интерес к обучению по выбранной специальности. На этапе констатирующем этапе эксперимента у студентов было осуществлено измерение следующих параметров [250, 265]: - предпочтительный стиль кодирования информации; - успеваемость студентов с различными стилями кодирования информации; - показатель ригидность/гибкость когнитивного контроля; - уровень подготовленности студентов в области физики; - уровень освоения студентами приемов перевода физической информации в различные формы представления; - зависимость успеваемости студентов по физике от показателя ригидность/гибкость когнитивного контроля; - уровень мотивации к изучению физики.
Для определения предпочтительного стиля кодирования информации студентами нами был использован тест, предложенный М.А. Холодной [320, с. 298] (см. приложение 5). Испытуемым предлагалось прослушать три фрагмента текста, по-разному описывающих один и тот же предмет, и проследить за особенностями своего восприятия каждого фрагмента. Сразу после прочтения ответить на два вопроса: можете ли вы выделить среди фрагментов текста те, которые вызвали у вас отчетливое чувство субъективного принятия (в виде переживания, удовольствия или любопытства) по сравнению с другими фрагментами (да - нет), и какие именно это фрагменты. Выбранные фрагменты предположительно соответствуют предпочтительному типу восприятия информации. Результаты тестирования приведены на рис. 44 Для опрошенных студентов был проведен анализ успеваемости, таблица 21. Анализируемые дисциплины были разбиты на группы по методике, предложенной В.Н. Дружининым [74, с. 263]. К первой группе были отнесены отечественная история и иностранный язык - для изучения этих дисциплин необходим высокий уровень вербального интеллекта. Ко второй группе отнесена инженерная графика - для изучения этой дисциплины необходимо невербальное, пространственное, визуальное восприятие. К третьей группе следовало отнести практикум по профессии, где студенты в процессе обучения в наибольшей степени задействуют предметно-практический стиль вос приятия и переработки информации. Однако у студентов второкурсников такой дисциплины в учебном плане не предусмотрено, поэтому нами была выбрана дисциплина «Физика», для успешного освоения которой должны быть задействованы все стили восприятия и переработки информации.
Следует отметить, что в семестре, в котором проводился опрос, 50% учебного времени по физике отводится на выполнение лабораторного практикума, что, несомненно, повышает роль предметно-практического стиля переработки информации при освоении дисциплины, Анализ полученных данных дал следующие результаты. Для проверки статистической достоверности полученных результатов нами применялась методика хи-квадрат. Объекты выборок были распределены на три категории соответствующие оценкам «3», «4», «5». Экспериментальное значение критерия j2 определялось по формуле [333, с. 47]: (визуально-пространственный, словесно-символический, практический стили кодирования информации); - О - число студентов получивших соответствующую оценку; - С число категорий (в нашем случае С = 3). предметно
Поскольку сравнить требовалось три выборки студентов со словесно-символическим, предметно-практическим и визуально-пространственным стилями кодирования информации, то сравнение производилось последовательно попарно. Например, рассмотрим измерение, в котором приняло участие 84 студента. Данные для статистического анализа приведены в таблице 22. Экспериментальное значение % сравнивается с критическим значением. Критическое значение выбирается из таблицы в зависимости от вероятности допустимой ошибки и степени свободы. Степень свободы вычисляется по формуле v = СЛ (в нашем случае v = 3-l = 2). Вероятность допустимой ошибки 0,05. При таких исходных данных Х шцтеШ)в= 6,0 [333. с. 47]. Расчеты xLcn- т-ешшлынн- ПРИ попарном сравнении групп студентов с раз личными предпочтительными стилями кодирования информации показали, что %жс Рт,етпачъ,ю $ 1 Сравнение критического и экспериментального значе ний у2 показало, что У1 У2 , следовательно, полученные ре зультаты являются статистически достоверными, и мы можем утверждать, что наиболее успешными при изучении дисциплин различных циклов оказались студенты, предпочитающие словесно-символический стиль кодирова
