Методическая система обучения методу моделирования студентов естественнонаучных и математических направлений подготовки в педвузах Королев, Максим Юрьевич

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Моделирование как метод научного познания 35

1.1. Понятие модели, её характеристики. Классификация моделей..35

1.2. Метод моделирования, его структура. Виды моделирования 61

1.3. Философские и общенаучные аспекты метода моделирования . 74

1.4. Математическое моделирование 86

Выводы по главе 1 117

ГЛАВА 2. Теоретическое мышление как основа формирования научного мировоззрения 119

2.1. Сущность мышления, мыслительные операции и формы 119

2.2. Теоретическое мышление как предмет научных исследований 130

2.3. Психолого-педагогические аспекты формирования теоретического мышления 139

Выводы по главе 2 147

ГЛАВА 3. Фундаментализация и интеграционные процессы в естественнонаучном образовании 149

3.1. Процессы дифференциации и интеграции в науке 149

3.2. Интеграция в естественнонаучном образовании 160

3.3. Фундаментальность и профессиональная направленность естественнонаучного образования 173

3.3.1. Фундаментализация образования как стратегия развития высшего образования на современном этапе 173

3.3.2. Фундаментализация и профессиональная направленность в условиях уровневого высшего образования 179

3.3.3. Роль и место дисциплины «Физика» в системе фундаментального естественнонаучного образования 184

3.3.4. Роль метода моделирования и математических методов в фундаментализации естественнонаучного образования 186

Выводы по главе 3 190

ГЛАВА 4. Модель методической системы обучения студентов методу моделирования 192

4.1. Метод моделирования в теории и методике обучения 192

4.1.1. Моделирование при обучении физике в школе 195

4.1.2. Моделирование при обучении математике в школе 200

4.2. Состояние проблемы обучения методу моделирования в высшей школе 206

4.3. Психолого-педагогические основания применения метода моделирования при обучении студентов педвузов 213

4.3.1. Метод моделирования и развитие теоретического мышления.214

4.3.2. Метод моделирования как цель и средство учебного познания 218

4.3.3. Моделирование как средство повышения эффективности усвоения новых знаний 224

4.4. Концепция методической системы обучения методу моделирования студентов естественнонаучных и математических направлений подготовки 228

4.5. Модель методической системы обучения методу моделирования студентов естественнонаучных и математических направлений подготовки 241

Выводы по главе 4 250

ГЛАВА 5. Реализация концепции методической системы обучения методу моделирования 253

5.1. Метод моделирования в естественных науках 253

5.2. Основные положения методики обучения методу моделирования студентов педвузов 268

5.3. Обучение методу моделирования в бакалавриате и специалитете 279

5.3.1. Моделирование как основа построения базовой дисциплины «Физика» 279

5.3.2. Роль метода моделирования в преподавании дисциплины «Концепции современного естествознания» 292

5.4. Метод моделирования в системе подготовки магистров образования 297

5.4.1. Естественнонаучная магистерская программа 297

5.4.2. Дисциплина «Современная физика» 306

5.4.3. Дисциплина «Метод моделирования в естествознании» 311

5.4.4. Дисциплина «Физические основы глобальной экологии» 316

5.5. Роль и место дисциплин по выбору в магистерских программах 319

5.5.1. Дисциплина «Проблемы астрофизики и космологии» 321

5.5.2. Дисциплина «История развития жизни на Земле» 326

5.6. Моделирование как основной метод проведения лабораторного эксперимента в учебном процессе 329

5.7. Метод моделирования в научно-исследовательской работе студентов 339

5.7.1. Естественнонаучный проект 339

5.7.2. Выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации как этап формирования компетенций моделирования..346

5.8. Обобщенная модель учебников и учебных пособий 350

Выводы по главе 5 353

ГЛАВА 6. Проверка эффективности реализации методической системы обучения студентов методу моделирования 356

6.1. Общая характеристика педагогического эксперимента 356

6.2. Констатирующий эксперимент 367

6.3. Поисковый эксперимент 376

6.4. Обучающий эксперимент 384

Выводы по главе 6 403

Заключение 405

Литература 409

Приложения 453

• Философские и общенаучные аспекты метода моделирования
• Психолого-педагогические аспекты формирования теоретического мышления
• Фундаментализация образования как стратегия развития высшего образования на современном этапе
• Метод моделирования как цель и средство учебного познания

Введение к работе

Актуальность темы исследования. XX век кардинально изменил научные представления об окружающем мире. Современная естественнонаучная картина мира сложилась на основе открытий, сделанных в физике, астрономии, биологии, химии, геологии и других естественных науках за последние 100 - 110 лет. Общим свойством всех современных естественнонаучных теорий является их сложность. Для описания соответствующих объектов, явлений и процессов приходится использовать все более сложные математические уравнения, математические объекты и т.п. В связи с этим без математических методов уже невозможно построить не только физические теории, но и биологические, геологические и др. На современном этапе развития естественных наук всё большую роль начинает играть метод моделирования как метод научного познания. Под моделированием понимается изучение объекта путем создания и исследования его копии (модели), сохраняющей некоторые наиболее важные для данного исследования черты, с целью получения новой информации об объекте. На методе моделирования, по существу, базируется любой метод научного исследования, как теоретический, так и экспериментальный. Особенно важно, что во всех естественных науках применяются изоморфные математические модели, математические понятия и операции.

Широкое применение метода моделирования в естественных науках позволяет раскрыть единство законов материального мира. Изучая окружающий нас мир, мы фактически изучаем не сами объекты и явления, а созданные нами соответствующие им модели. Любую научную теорию можно рассматривать как модель, описывающую некоторую совокупность объектов, явлений и процессов реального мира. По мере возрастания наших знаний старая научная теория сменяется новой, более широкой теорией, дающей более точную модель данной части природы. В результате полученная научная картина природы всегда не совпадает с реальным миром. Следовательно, разрабатываемая естественнонаучная картина мира, по сути, является всего лишь моделью окружающего нас мира. Данная модель может развиваться, уточнятся, однако, скорее всего, она навсегда останется только моделью, т.к. наши представления о физической реальности никогда не будут окончательными.

Приоритетными направлениями развития системы высшего профессионального образования являются переход на уровневую подготовку кадров и разработка новых образовательных стандартов - ФГОС ВПО, призванных обеспечить фундаментальность, профессиональную и практическую направленность образования.

Высокий уровень естественнонаучного образования базируется на концепции непрерывного образования, реализация которой в настоящее время в педвузе осуществляется на следующих уровнях образования: бакалавр - магистр, специалист - магистр. В современных, быстро меняющихся условиях, существенно изменились цели и задачи педагогического образования, возросла роль фундаментального образования в подготовке педагогических кадров. Это требует определённой корректировки содержания образования, и в первую очередь, естественнонаучного. В связи с ростом объема информации, которую нужно усвоить студентам в период обучения, возрастает роль синтеза естественнонаучных знаний. Необходимы дисциплины, в которых содержание систематизируется за счет целенаправленной реализации интеграционных связей, которые отражают тенденцию к интеграции научных знаний и являются основой для формирования научного мировоззрения, помогают увидеть мир в движении и развитии. Интеграция естественнонаучных знаний и реализация идеи фундаментальности невозможны без использования в обучении общенаучных методов познания, и в первую очередь, метода моделирования. Применение моделирования в образовательной области «Естествознание» очевидно в силу ее сложности и комплексности.

Требования ФГОС ВПО предполагают подготовку и бакалавров, и магистров к решению исследовательских задач, ознакомление студентов с методологией научного познания. Это особенно важно для современного педагогического естественнонаучного образования, т.к. будущие учителя должны владеть современными научными методами и обучать им своих учеников. Изучение студентами методов научного познания будет способствовать развитию теоретического мышления и повышению их общего интеллектуального уровня.

В современных условиях студенты, обучающиеся на естественнонаучных и математических направлениях подготовки в педвузах, должны уметь пользоваться методом моделирования: различать и уметь строить модели объектов, явлений и процессов; исследовать модели и применять их в своей научной и педагогической деятельности. Способность применять в профессиональной деятельности метод моделирования природных явлений и процессов и математические методы становится одной из важнейших специальных профессиональных компетенций, которые должны формироваться в процессе обучения. Соответственно, необходима корректировка структуры и содержания дисциплин «Физика», «Концепции современного естествознания» и других интегративных естественнонаучных дисциплин в бакалавриате (специалитете) и магистратуре естественнонаучного и педагогического направлений. Содержание образования должно строиться на основе фундаментальных естественнонаучных принципов и стержневых идей. Необходимо перейти к обучению общенаучным методам исследования, в частности, методу моделирования.

При проведении исследования по проблеме обучения студентов естественнонаучных и математических направлений (профилей) методу моделирования в бакалавриате, специалитете и магистратуре было установлено, что студенты слабо владеют методами научного познания, не могут в достаточной мере оценить роль и место общенаучных методов исследований, в том числе и метода моделирования; не могут должным образом находить, оценивать модели природных процессов.

Были также выявлены причины низкого уровня владения студентами методом моделирования. Результаты проведенного нами констатирующего эксперимента свидетельствуют:

1. несмотря на то, что метод моделирования достаточно широко используется преподавателями при изложении учебного материала по математическим и естественнонаучным дисциплинам, применение этого метода происходит с малой эффективностью; в процессе обучения используются, преимущественно, объяснительно-иллюстративные методы;

2. существующая методика направляет деятельность студента, в основном, на запоминание теоретического материала; налицо противоречие между потребностью в научно обоснованной методике обучения моделированию и существующими методиками, не позволяющими в полной мере раскрыть все многообразие реализации метода моделирования в учебном процессе вуза.

Таким образом, существующие в настоящее время методики обучения методу моделирования студентов естественнонаучных и математических направлений подготовки в педвузах не являются достаточными для того, чтобы обеспечить необходимый уровень образования и профессиональной компетентности выпускников педагогических вузов.

Общим проблемам обучения методу моделирования посвящены исследования С.И. Архангельского, Р.В. Габдреева, С.И. Мещеряковой и др. Также имеются исследования по обучению методу моделирования в школе на уроках математики и физики (С.Е. Каменецкий, Н.А. Солодухин, Л.М. Фридман и др.) и в ВУЗе в курсах математики (В.Р. Беломестнова, А.В. Бобровская, И.В. Каменская, И.А. Кузнецова и др.). В работах рассматриваются, в основном, вопросы обучения математическому моделированию студентов математических и физических специальностей и не затрагиваются другие естественнонаучные специальности. Практически нет исследований, посвященных обучению студентов методу моделирования в курсах физики, естествознания и других интегративных естественнонаучных дисциплин. В имеющихся работах не отражены вопросы, посвященные обучению методу моделирования студентов в условиях уровневой системы высшего профессионального образования.

Анализ состояния проблемы обучения студентов естественнонаучных и математических направлений подготовки в педвузах методу моделирования в бакалавриате (специалитете) и магистратуре позволил выявить следующие противоречия:

между возросшими объемами научной информации в области естественных наук, невозможностью донести эту информацию до студентов без использования метода моделирования и других современных методов познания и существующей методикой обучения естественнонаучным дисциплинам, которая не уделяет должного внимания целенаправленному изучению и применению в полном объеме этих научных методов познания;

между возрастанием роли метода моделирования в научных исследованиях и в образовании и существующими теоретическими исследованиями в области методики обучения физике и другим естественнонаучным дисциплинам, не содержащими концептуальных положений, позволяющих построить методику обучения студентов методу моделирования;

между возрастающими требованиями к качеству подготовки профессионально ориентированных специалистов и существующими методиками обучения физике и другим естественнонаучным дисциплинам в педагогическом вузе, не обеспечивающими формирование современных профессиональных знаний, умений и компетенций в области применения метода моделирования в учебном и научном познании на требуемом стандартами уровне.

Необходимость разрешения данных противоречий обусловливает актуальность исследования по теме «Методическая система обучения методу моделирования студентов естественнонаучных и математических направлений подготовки в педвузах» и его научную проблему, состоящую в поиске ответов на вопросы:

6. какими должны быть концепция и модель методической системы обучения студентов естественнонаучных и математических направлений подготовки методу моделирования при изучении физики в педвузе, а также интегративных естественнонаучных дисциплин;

7. как сформировать у студентов специальные профессиональные компетенции в области применения метода моделирования?

Объектом исследования является процесс подготовки по естественнонаучным дисциплинам студентов педвузов.

Предметом исследования является методическая система обучения методу моделирования студентов естественнонаучных и математических направлений подготовки в педвузах в процессе изучения естественнонаучных дисциплин.

Целью исследования является теоретическое обоснование, разработка и реализация концепции методической системы обучения студентов естественнонаучных и математических направлений подготовки в педвузах методу моделирования в процессе изучения естественнонаучных дисциплин.

Гипотеза исследования: обучение студентов естественнонаучных и математических направлений подготовки в педвузах методу моделирования в процессе изучения естественнонаучных дисциплин будет эффективным, если методическая система обучения методу моделирования будет

строиться с учетом системообразующего характера цели обучения студентов методу моделирования;

направлена на формирование у студентов специальных профессиональных компетенций в области применения метода моделирования и реализовываться в условиях уровневого профессионального образования последовательно как в бакалавриате, так и в магистратуре;

опираться на принципы единства фундаментальности и профессиональной направленности обучения, интеграции и системности, научности и наглядности;

осуществляться с использованием обобщенного приема деятельности моделирования, в соответствии с которым модельные задачи исследуются по схеме: содержательная постановка задачи ^ концептуальная постановка задачи ^ построение математической модели ^ выбор методов решения задачи и его обоснование ^ проверка адекватности модели ^ анализ результатов моделирования.

Под эффективностью обучения будем понимать сформированность у студентов специальных профессиональных компетенций в области применения метода моделирования:

8. способность различать модели и виды моделирования;

9. способность исследовать модели объектов, явлений и процессов;

10. способность строить математические модели и решать модельные задачи;

11. способность применять метод моделирования в профессиональной деятельности.

Наличие этих компетенций является одним из показателей сформированности у обучающихся теоретического мышления, а владение ими необходимо для осуществления квалифицированной профессиональной деятельности учителя естественнонаучных дисциплин.

В процессе исследования были поставлены и решены следующие задачи:

11. 1. Изучить состояние проблемы развития теоретического мышления и обучения современным методам познания, в том числе методу моделирования, студентов естественнонаучных и математических направлений подготовки в педвузах.

    2. Разработать концепцию методической системы обучения студентов методу моделирования с учетом уровневой структуры высшего профессионального образования, обосновать и сформулировать принципы отбора и структурирования учебного материала для обучения студентов методу моделирования.

    3. Построить модель методической системы обучения студентов методу моделирования, отражающую структурные компоненты самой системы.

    4. В соответствии со сформулированной концепцией методической системы обучения и созданной моделью разработать и апробировать методическую систему обучения студентов методу моделирования.

    5. Разработать учебно-методическое обеспечение для организации учебной деятельности студентов по овладению методом моделирования.

    6. Провести педагогический эксперимент по проверке гипотезы исследования.

    Теоретико-методологическую основу исследования составляют:

    12. Исследования, посвященные различным аспектам метода моделирования: философские и общенаучные исследования понятий «модель» и «моделирование» (К.Б. Батороев, В.А. Веников, Б.А. Глинский, Б.С. Грязнов, К.Е. Морозов, Я.Г. Неуймин, Е.П. Никитин, А.И. Уемов, В.А. Штофф и др.); научные исследования в области математического моделирования (А.Н.Боголюбов, А.Б. Горстко, В.С. Зарубин, В.П. Коробейников, А.Д. Мышкис, Г.И. Рузавин, А.А. Самарский и др.); психологические исследования по применению метода моделирования в обучении (Н.М. Амосов, А.Н. Кочергина, Н.Г. Салмина, Л.М. Фридман и др.); педагогические и методические исследования, посвященные включению научных методов познания, в том числе, метода моделирования в школьное и вузовское обучение (В.Р. Беломестнова, А.В. Бобровская, Н.Е. Важеевская, В.Б. Гнеденко, С.Е. Каменецкий, И.В. Каменская, Ю.А. Коварский, Ю.А. Колягин, А.В. Коржуев, Л.Д. Кудрявцев, И.А. Кузнецова, Ю.А. Кусый, Т.В. Малкова, А. Г. Мордкович, В.В. Мултановский, Н.И. Одинцова, А.А. Пинский, Ю.А. Сауров, Н.А. Солодухин, В.А. Стукалов, Н.В. Шаронова и др.); методические работы, рассматривающие моделирование как метод исследования закономерностей учебного процесса (С.И. Архангельский, В.Г. Болтянский, Д.А. Исаев, В.Н. Мизинцев, Ю.О. Овакимян и др.).

    13. Исследования, посвященные различным аспектам мышления:

    - фундаментальные общенаучные и психологические исследования по проблемам мышления (Л.М. Веккер, Б.М. Величковский, Л.С. Выготский, Д. Дьюи, А.Н. Леонтьев, Л.А. Микешина, А.И. Ракитов, С.Л. Рубинштейн, В.С. Степин и др.); психолого-педагогические и методические исследования, посвященные процессу формирования теоретического мышления (В.В. Завьялов, А.З. Зак, Л.Я. Зорина, В.Н. Мощанский, А.В. Усова и др.).

    14. Исследования, посвященные концепции учебной деятельности (П.Я. Гальперин, В.В. Давыдов, Н.Ф. Талызина и др.).

    15. Исследования, посвященные процессам интеграции и дифференциации в образовании: исследования по дифференцированному обучению (Е.А. Дьякова, Н.С. Пурышева, И.М. Смирнова, И.Унт и др.); исследования по межпредметным связям и процессам интеграции fM.H. Берулава, В.А. Далингер, А.Я. Данилюк, И.Д. Зверев, В.Н. Максимова, И.И. Соколова, Л.В. Тарасов, О.А. Яворук и др.); исследования, посвященные совершенствованию преподавания физики и других естественнонаучных дисциплин в педагогических вузах (Г.А. Бордовский, Л.А. Бордонская, О.Н. Голубева, Ю.А. Гороховатский, Е.Б. Петрова, Ю.Г. Рудой, А.Д. Суханов и др.).

    В исследовании учтены последние тенденции развития системы высшего образования: переход на двухуровневую структуру высшего профессионального образования, принятие ФГОС ВПО, компетентностный подход и др.

    При решении задач исследования использовались следующие методы:

    16. теоретические - изучение научной литературы, посвященной современным методам познания и методу моделирования; анализ психолого-педагогической и методической литературы по проблеме исследования; общенаучные методы; системный подход; анализ государственных образовательных стандартов, программ, учебных пособий и методических материалов; моделирование методической системы обучения студентов методу моделирования;

    17. экспериментальные - наблюдение, беседа, анкетирование, личное преподавание в колледже и вузе, педагогический эксперимент; обсуждение результатов исследования на семинарах, совещаниях, конференциях.

    Исследование проводилось в четыре этапа с 1991 по 2011 годы.

    На первом этапе (1991 - 1995 гг.) изучались научные аспекты применения метода моделирования. На этом этапе особое внимание было уделено математическому моделированию в физике (современная теория гравитации). Осуществлялось изучение научной и философской литературы.

    На втором этапе (1996 - 2003 гг.) были изучены и проанализированы методические аспекты применения метода моделирования в обучении студентов педвузов. Теоретическое исследование и констатирующий эксперимент позволили выявить причины неудовлетворительного состояния данной проблемы. Проводилось изучение тенденций развития системы высшего образования (начало перехода на многоуровневую систему высшего образования, появление новых интегративных дисциплин и т.д.), существующей педагогической практики. На этом этапе проверялась актуальность темы исследования, были сформулированы гипотеза, цель и задачи исследования, составлен его план.

    На третьем этапе (2003 - 2007 гг.) были разработаны основные положения концепции методической системы обучения методу моделирования студентов естественнонаучных и математических направлений подготовки в педвузах. На основании положений концепции была разработана модель методической системы обучения студентов, сформулированы основные положения методики обучения студентов методу моделирования. Проводился поисковый этап педагогического эксперимента. Начался обучающий этап педагогического эксперимента: внедрялись в процесс преподавания дисциплин «Физика» и «Концепции современного естествознания» для студентов естественнонаучных и математических направлений основные идеи исследования.

    На четвертом этапе (2007 - 2011 гг.) продолжался процесс внедрения в учебный процесс основных положений концепции методической системы обучения студентов методу моделирования. Были разработаны и внедрялись в учебный процесс новые интегративные учебные дисциплины для студентов магистратуры, в которых находила отражение концепция методической системы обучения студентов методу моделирования. Проводился обучающий этап педагогического эксперимента, проходила проверка эффективности разработанной методики. Проверка проводилась на базе кафедры физики для естественных факультетов МПГУ и частично в других педагогических вузах. Результаты исследования были апробированы на международных и всероссийских научных конференциях, а также в центральной педагогической печати.

    Научная новизна исследования состоит в следующем.

    17. 7. Обоснована необходимость обучения методу моделирования студентов естественнонаучных и математических направлений подготовки в педвузах, опирающегося на принципы интеграции, фундаментальности и профессиональной направленности, а также роль метода моделирования в развитии теоретического мышления.

        8. Разработана концепция методической системы обучения методу моделирования студентов, включающая следующие положения:

           1. обучение студентов методу моделирования в условиях уровневого профессионального образования осуществляется и в бакалавриате, и в магистратуре;

           2. метод моделирования как общенаучный метод исследования следует рассматривать в качестве системообразующей, стержневой идеи, объединяющей все естественнонаучные дисциплины, которая способствует интеграции естественнонаучных знаний, усвоению методологии научного познания, развитию теоретического мышления как основы интеллектуального развития;

           3. специальными профессиональными компетенциями в области применения метода моделирования являются:

           способность различать модели и виды моделирования;

           способность исследовать модели объектов, явлений и процессов;

           способность строить математические модели и решать модельные задачи;

           способность применять метод моделирования в профессиональной деятельности;

           2. ведущими дидактическими принципами методической системы обучения студентов педвузов методу моделирования являются: принцип единства фундаментальности и профессиональной направленности обучения, принцип межпредметной и внутрипредметной интеграции, принцип системности, принцип научности, принцип индивидуализации и дифференциации обучения, принцип наглядности;

           3. фундаментальность естественнонаучного образования предполагает отбор содержания дисциплин и его структурирование на основе принципов методологии научного познания. Это означает, что:

           студенты должны приобрести определенный уровень теоретического мышления, умение применять общенаучные методы, принципы и теории к анализу частных проблем, обобщать и анализировать экспериментальные факты;

           в основу структуры учебной дисциплины должна быть положена логика той науки, которая изучается как учебная дисциплина.

           Профессиональная направленность обучения студентов методу моделирования предполагает отражение в содержании соответствующих дисциплин профессионально значимого для студентов данного направления или профиля учебного материала. При этом фундаментальность и профессиональная направленность выступают в единстве;

           1. принцип интеграции естественнонаучного образования предполагает выделение стержневых идей и объединение на их основе, как содержания учебного материала, так и технологий обучения. Для содержания интегративных естественнонаучных дисциплин наиболее важными являются принцип дополнительности, принцип соответствия, принцип симметрии, метод моделирования, математические методы;

           2. принцип системности предполагает в нашем случае систематизацию и углубление знаний на базе модельных представлений. Этот принцип является концептуальной основой для интеграции научного знания в содержании образования, способствует становлению целостности естественнонаучного мировоззрения. На основе принципа системности происходит формирование при обучении связей, адекватных существующим внутри научных теорий.

           3. В соответствии с положениями концепции сконструирована модель методической системы обучения методу моделирования студентов педвузах, включающая цели, содержание, ведущие принципы, формы, средства и уровни деятельности студентов в бакалавриате и магистратуре. В рамках этой модели:

           2. 4. цели обучения методу моделирования в бакалавриате получают свое дальнейшее развитие в магистратуре;

              5. содержание обучения как в бакалавриате, так и в магистратуре имеет уровневую структуру, включающую базовые и интегративные дисциплины,

              в бакалавриате - базовая дисциплина - «Физика», интегративная дисциплина - «Концепции современного естествознания»;

              в магистратуре - базовые дисциплины - «Современная физика», «Математические методы в естествознании», методологическая интегративная дисциплина - «Метод моделирования в естествознании», прикладные интегративные дисциплины - «Проблемы астрофизики и космологии», «Физические основы глобальной экологии» и т.д., прикладной лабораторный практикум по естествознанию;

              6. ведущими дидактическими принципами обучения в бакалавриате являются фундаментальность и интеграция, в магистратуре эти принципы сохраняют свою значимость и дополняются принципом профессиональной направленности;

              7. особыми формами обучения студентов магистратуры применению метода моделирования являются научно-исследовательская работа и практики;

              8. обучение методу моделирования предполагает выполнение студентами деятельности разного уровня

              в бакалавриате - репродуктивной и частично-поисковой,

              в магистратуре - репродуктивной, частично-поисковой и исследовательской («Естественнонаучный проект» и магистерская диссертация).

              2. Разработана методическая система обучения методу моделирования студентов естественнонаучных и математических направлений подготовки в педвузах, отличительными особенностями которой являются следующие:

                 1. интеграция естественнонаучных знаний в рамках различных учебных дисциплин осуществляется на основе метода моделирования, т.е. систематического отражения при обучении роли метода моделирования в научных исследованиях, в построении научных теорий, в планировании эксперимента.

                 2. отбор учебного материала осуществляется в соответствии с поставленными целями и стержневыми идеями, обучение осуществляется в несколько этапов - изучение нового теоретического материала для ознакомления с методом моделирования; освоение общих подходов к применению метода моделирования; применение метода моделирования к решению модельных задач определенного типа; приобретение умений применения метода моделирования в процессе преподавания естественнонаучных дисциплин при выполнении специально разработанных творческих заданий.

                 Разработано учебно-методическое обеспечение всех естественнонаучных дисциплин («Физика», «Концепции современного естествознания», «Современная физика», «Метод моделирования в естествознании», «Проблемы астрофизики и космологии», «Физические основы глобальной экологии», «История развития жизни на Земле»), отражающее роль метода моделирования в естественных науках и направленное на формирование специальных профессиональных компетенций в области применения метода моделирования. Оно включает учебно-методические комплексы дисциплин, учебные пособия по лекционному материалу, практическим и лабораторным занятиям по физике, слайд-лекции для всех интегративных естественнонаучных дисциплин в магистратуре.

                 Теоретическая значимость результатов исследования. Результаты исследования вносят вклад в развитие:

                 теории и методики обучения естественнонаучным дисциплинам в педагогических вузах за счет разработки концепции методической системы обучения студентов методу моделирования и внедрения ее в учебный процесс в условиях уровневой структуры высшего профессионального образования;

                 теоретических основ формирования теоретического мышления студентов при обучении общенаучным методам познания за счет выделения обобщенных этапов обучения студентов методу моделирования;

                 теории педагогической интеграции за счет определения требований к структуре и содержанию интегративных естественнонаучных дисциплин;

                 - теоретических основ формирования специальных профессиональных компетенций в бакалавриате и магистратуре за счет определения специфических требований, как к содержанию изучаемых дисциплин, так и к учебно- методическому сопровождению их изучения.

                 Практическая значимость результатов исследования.

                 В рамках проведенного исследования:

                 3. 3. разработана методическая система обучения методу моделирования студентов естественнонаучных и математических направлений подготовки в педвузах;

                    4. разработаны (в соавторстве) магистерские программы: «Современное естественнонаучное образование» в рамках направления 540200 «Физико- математическое образование», «Современное естествознание» в рамках направления 050100.68 «Педагогическое образование», в которых нашли отражение идеи и принципы исследования по обучению студентов методу моделирования; разработаны концепция и учебные планы;

                    5. разработаны структура и содержание дисциплин «Физика» и «Концепции современного естествознания» для бакалавриата (специалитета), «Современная физика», а также интегративных естественнонаучных дисциплин «Метод моделирования в естествознании», «Проблемы астрофизики и космологии», «Физические основы глобальной экологии», «История развития жизни на Земле» для магистратуры, в которых ведущую роль играет метод моделирования;

                    6. разработаны учебно-методические комплексы дисциплин подготовки студентов в бакалавриате (специалитете) и магистратуре в педвузах, включающие программы дисциплин, методические рекомендации;

                    7. разработаны учебно-методические пособия по лекционному материалу, для практических и лабораторных занятий по физике, в которых отражена ведущая роль метода моделирования;

                    8. разработаны слайд-лекции для всех интегративных естественнонаучных дисциплин в магистратуре.

                    Внедрение разработанных материалов позволяет формировать у студентов перечисленные выше специальные профессиональные компетенции в области применения метода моделирования.

                    Апробация и внедрение результатов исследования.

                    Основные положения диссертации, теоретические и практические результаты докладывались и обсуждались на международных, республиканских, региональных и территориальных конференциях и семинарах, в том числе на: международных конференциях «Физика в системе современного образования» (ФССО) (Ярославль, 2001; Санкт-Петербург, 2003, 2005, 2007, 2009; Волгоград, 1997, 2011); международных научно-методических конференциях «Физическое образование: проблемы и перспективы развития» (Москва, 2008, 2009, 2010, 2011); съезде российских физиков-преподавателей «Физическое образование в XXI веке» (Москва, 2000); международной научно-методической конференции «Новые технологии в преподавании физики: школа и вуз (НТПФ-IV)» (Москва, 2005); международной учебно-методической конференции «Современный физический практикум» (Беларусь, Минск, 2010); 8-ой Российской гравитационной конференции (Пущино, 1993); научно-практической конференции «Интеграция образования и науки», Москва, 2008; научно-методическом семинаре «Современное состояние преподавания физики для естественных (нефизических) специальностей университетов» (Великий Новгород, 2000); всероссийском совещании-семинаре "Профессиональная ориентация преподавания физики на нефизических специальностях университетов" (Волгоград, 2002); совещании- семинаре «Физика в системе подготовки студентов нефизических специальностей университетов в условиях модернизации образования» (Астрахань, 2004); курсах повышения квалификации ППС МПГУ.

                    Результаты исследования внедрены в практику работы кафедры физики для естественных факультетов Московского педагогического государственного университета, в учебный процесс педагогического колледжа №9 «Арбат», факультета довузовской подготовки Московского государственного медико- стоматологического университета, Забайкальского государственного гуманитарно- педагогического университета им. Н.Г. Чернышевского, Ярославского государственного педагогического университета им. К.Д.Ушинского, Астраханского государственного университета, Армавирской государственной педагогической академии, Челябинского государственного педагогического университета, Волгоградского государственного социально-педагогического университета.

                    На защиту выносятся следующие положения.

                    3. 8. 1. Признание цели формирования у студентов специальных профессиональных компетенций в области применения метода моделирования как системообразующей цели процесса обучения естественнонаучным дисциплинам означает, что:

                             1. обучение методу моделирования должно представлять собой подсистему многоступенчатой системы непрерывной профессиональной подготовки бакалавров, специалистов и магистров;

                             2. метод моделирования должен служить основой интеграции естественнонаучных знаний в рамках различных учебных дисциплин, т.е. получить систематическое и последовательное отражение в теоретическом материале, в практической и экспериментальной деятельности обучаемых, в научных исследованиях;

                             3. необходимо осуществлять целенаправленный отбор учебного материала для обучения методу моделирования (содержательный аспект) и поэтапную организацию деятельности обучаемых (процессуальный аспект), включающую: изучение нового теоретического материала для ознакомления с методом моделирования; освоение общих подходов к применению метода моделирования; применение метода моделирования к решению модельных задач определенного типа; использование в процессе преподавания дисциплин естественнонаучного содержания специально разработанных творческих заданий, направленных на формирование умения осмысленно применять метод моделирования.

                             Условия уровневого профессионального образования позволяют осуществить преемственность обучения студентов методу моделирования, что отражается в целевых установках (цели обучения методу моделирования в бакалавриате получают свое дальнейшее развитие в магистратуре); в номенклатуре дидактических принципов, определяющих как содержание, так и технологии обучения (ведущими принципами обучения естественнонаучным дисциплинам в бакалавриате должны являться фундаментальность и интеграция, в магистратуре они дополняются принципом единства фундаментальности и профессиональной направленности).

                             Содержание обучения как в бакалавриате, так и в магистратуре должно иметь уровневую структуру, содержащую базовые и интегративные дисциплины:

                             в бакалавриате - базовая дисциплина - «Физика», интегративная дисциплина - «Концепции современного естествознания»;

                             в магистратуре - базовые дисциплины - «Современная физика», «Математические методы в естествознании», методологическая интегративная дисциплина - «Метод моделирования в естествознании», прикладные интегративные дисциплины - «Проблемы астрофизики и космологии», «Физические основы глобальной экологии» и т.д., прикладной лабораторный практикум по естествознанию.

                             1. В основе содержания естественнонаучных дисциплин должны лежать стержневые общенаучные принципы и методы, такие как принцип дополнительности, принцип соответствия, принцип симметрии, метод моделирования, математические методы.

                             2. Эффективность обучения студентов решению задач с применением метода моделирования достигается при использовании обобщенного приема, в соответствии с которым модельные задачи строятся по схеме: содержательная постановка задачи ^ концептуальная постановка задачи ^ построение математической модели ^ выбор методов решения задачи ^ поиск решения задачи ^ проверка адекватности модели ^ анализ результатов моделирования.

                             3. Обучение методу моделирования предполагает постепенное усложнение характера деятельности студентов: от репродуктивной и частично-поисковой в бакалавриате к частично-поисковой и исследовательской в магистратуре. В связи с этим особой формой обучения студентов методу моделирования в магистратуре становятся научно-исследовательская работа и практика. Составной частью научно- исследовательской практики является «Естественнонаучный проект», а ее итогом - магистерская диссертация.

                             Содержание и структура диссертационного исследования обусловлены его целями и задачами. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, библиографии и 5 приложений. Основной текст занимает 408 страниц, содержит 25 схем, 16 рисунков и 10 таблиц. Библиография включает 438 наименований.

                             Философские и общенаучные аспекты метода моделирования

                             Научный метод - это система правил и приемов, позволяющих достичь желаемого результата. Существует большое число научных методов, как эмпирических, так и теоретических. К эмпирическим относятся такие методы, как наблюдение, описание, измерение и эксперимент. К методам теоретического уровня относятся анализ, синтез, дедукция, индукция, аналогия, обобщение и другие. Некоторые из этих методов используются и на эмпирическом уровне. Моделирование - это одна из основных категорий теории познания. На методе моделирования, по существу, базируется любой метод научного исследования, как теоретический, так и экспериментальный.

                             Эмпирическое исследование основывается на непосредственном практическом взаимодействии исследователя с изучаемым объектом. Оно предполагает осуществление наблюдений и экспериментальную деятельность. Однако в экспериментальной деятельности, помимо средств наблюдения и эксперимента, используют также так называемые эмпирические объекты, которые представляют собой особые абстракции, модели. B.C. Степин отмечает, что «эмпирические объекты - это абстракции, выделяющие в действительности некоторый набор свойств и отношений вещей. Реальные объекты представлены в эмпирическом познании в образе идеальных объектов, обладающих жестко фиксированным и ограниченным набором признаков. Реальному же объекту присуще бесконечное число признаков» [362, С. 190].

                             В теоретическом исследовании отсутствует непосредственное практическое взаимодействие с объектами. Объект изучается опосредованно, в мысленном эксперименте. Основой теоретического исследования выступают теоретические идеальные объекты, идеальные модели. Ни одна теория не строится без применения таких объектов. Примерами являются материальная точка, абсолютно черное тело, идеализированная популяция в биологии. «Идеализированные теоретические объекты, в отличие от эмпирических объектов, наделены не только теми признаками, которые мы можем обнаружить в реальном взаимодействии объектов опыта, но и признаками, которых нет ни у одного реального объекта. ... Они выступают как результат мысленного конструирования, когда мы абстрагируемся от несущественных связей и признаков предмета и строим идеальный объект, который выступает носителем только существенных связей» [362, С. 192]. B.C. Степин выделяет в теоретическом уровне познания два подуровня. Первый подуровень образуют частные теоретические модели и законы, описывающие ограниченный круг явлений. Второй подуровень составляют развитые научные теории, которые включают частные теоретические законы в качестве следствий, выводимых из фундаментальных законов теории.

                             На протяжении столетий шел философский спор вокруг вопроса о природе математических моделей, об отношении их к реальному миру, о путях и средствах формирования моделей. Проблемы моделирования как научного метода стали активно разрабатываться, начиная с 40-х годов XX века. В дальнейшем интерес к этой проблеме со стороны философов и других исследователей, заинтересованных в методологических обобщениях конкретных результатов, не снижается вплоть до настоящего времени.

                             Одной из первых статей по гносеологическим проблемам моделирования была статья Н. Винер и А. Розенблют «Роль моделей в науке» («Philosophy of Science», т. 12, № 4, 1945), в которой отмечалось, что «построение моделей формальных, или идеальных («мысленных»), с одной стороны, и моделей материальных - с другой, по необходимости занимают центральное место в процедуре любого научного исследования» [262, С. 171]. Авторы обращают внимание на то, что важные научные открытия, в особенности экспериментального характера, могут происходить и тогда, когда экспериментатор не осознает, что любой хороший эксперимент - это хорошая абстракция, т.е. замена изучаемого объекта его моделью схожей, но более простой структуры. Наиболее общие и абстрактные вопросы, как правило, не поддаются прямой экспериментальной проверке, их следует разложить на более конкретные проблемы, непосредственно проверяемые в эксперименте. Развитие научного знания может идти двумя путями: построение теоретических моделей (теорий), служащих для объяснения наблюдаемых фактов и изучения экспериментальных моделей; на базе созданной абстрактной теоретической модели (гипотезы) разрабатывается и исследуется экспериментальная модель изучаемого объекта или явления, подтверждающая или опровергающая данную научную гипотезу.

                             Таким образом, научное знание заключается в создании некоторой последовательности формальных и материальных моделей. Идеальная теоретическая модель, по-видимому, не может быть построена. Частные модели при всех их несовершенствах - единственное средство, выработанное наукой для понимания мира.

                             Многие исследователи рассматривают познание как моделирование особого рода и отмечают целесообразность поиска модели как «посредника» между субъектом и познаваемым объектом природы. Это объясняется тем, что при моделировании создается объект-модель, работая с которым значительно проще исследовать свойства оригинала, чем при непосредственном рассмотрении оригинала. Кроме того, нередко для исследования бывает доступна лишь модель объекта, но не сам объект. Вопросами моделирования занимались такие известные философы и ученые, как В.А. Штофф [427, 428, 429, 430], Б.А. Глинский [85], К.Е. Морозов [252], И.Б. Новик [266], В.А. Веников [56, 57], А.И. Уемов [393, 394], К.Б. Батороев [25, 26], Я.Г. Неуймин [262], И.Г. Кодряну [159], А.Н. Кочергин [201, 202], Г.И. Рузавин [325, 326, 327, 328, 329], СВ. Степин [361, 362] и др.

                             В.А. Штофф рассматривает гносеологические функции модели. Одна из основных функций модели - это отражение действительности. Модели во всех случаях выступают как аналогии. Это значит, что модель и отображаемый при её помощи объект находятся в отношении сходства, а не тождества. Иначе говоря, модель в каком-то одном отношении подобна моделируемой системе, а в другом отношении отлична, и притом обязательно, от этой системы. «Именно потому, что она отлична от оригинала, создается возможность выделять определенные существенные связи и отношения, подсказывать определенные решения, более легко и доступно видоизменять условия, -словом действовать с моделью так, как нельзя или затруднительно действовать с оригиналом» [429, С. 49]. С другой стороны, модель не должна иметь чрезмерные различия с оригиналом, так как в этом случае модель лишается своего познавательного значения.

                             Психолого-педагогические аспекты формирования теоретического мышления

                             Развитие теоретического мышления является необходимым условием формирования научного мировоззрения в процессе обучения. Это сложный и многосторонний процесс. Помимо детального исследования отдельных сторон формирования научного мировоззрения необходимо целостное его рассмотрение, с учетом взаимосвязей основных компонентов: формирование теоретического мышления, знаний о процессе научного познания, естественнонаучной картины мира. У студентов необходимо сформировать знания об общих законах и принципах научного познания, ознакомить с общенаучными методами, в том числе с методом моделирования, с основными принципами построения научных теорий. Введение теоретических понятий, построение мысленных моделей, гипотез и теорий является результатом теоретического мышления. К тому же теоретическое мышление позволяет предсказать новые явления, сформулировать законы. Следует выделить такие черты теоретического мышления, как доказательность, признание преемственности знаний, динамичность, системность и др.

                             Итак, важной задачей высшего образования является формирование естественнонаучной картины мира. Данный процесс невозможен без целенаправленного формирования теоретического мышления. Это положение является общепризнанным. Процесс формирования теоретического мышления рассматривается в психолого-педагогической и методической литературе. Этой проблеме большое внимание уделяется в научно-методических исследованиях В.В. Завьялова, А.З. Зака [127], СЕ. Каменецкого [148], В.Н. Мощанского [253], В.Г. Разумовского [302], Н.А. Солодухина [355], А.В. Усовой [396, 397, 398]. Данному вопросу посвящены также работы В.Ф. Ефименко, Л.Я. Зориной [136], А.С. Кондратьева [163], А.В. Коржуева [165, 166], В.В. Мултановского [254], Б.И. Спасского [359]. Для решения проблемы формирования теоретического мышления разработаны различные подходы: установление соотношения индукции и дедукции в логической структуре знаний и процессе их получения, формирование системности знаний, реализация методических концепций формирования мировоззрения, научной картины мира. Различные аспекты формирования теоретического мышления рассматриваются и в педагогической психологии. Обосновывается возможность решения этой проблемы путем теоретического обобщения в обучении, в ходе поэтапного формирования умственных действий и т.д. (Дж. Брунер [40], П.Я. Гальперин [77, 79], В.В. Давыдов [103, 104, 105, 106], В.А. Крутецкий [206], Н.Ф. Талызина [376,377], Л.М.Фридман [405, 406] и др.). Полученные в педагогической психологии результаты существенны для дидактической интерпретации понятия теоретического мышления, для развития его сторон в обучении. Развитие мышления - это сугубо индивидуальный процесс, определяемый способностями, характером и другими психологическими чертами личности. Следует также учитывать, что развитие у студентов теоретического мышления, навыков самостоятельного освоения и критического анализа новых сведений, умения строить научные гипотезы и планировать поиск для их проверки способствует развитию творческих способностей. В наибольшей степени это относится к естественнонаучному образованию, а среди естественнонаучных дисциплин наибольшим потенциалом для развития теоретического мышления обладает физика. При этом большие дидактические возможности для развития теоретического мышления будущих учителей предоставляет использование метода моделирования в процессе обучения. Тем не менее, следует отметить, что эти возможности реализуются не в полной мере. Итак, формирование теоретического мышления возможно осуществить при включении в обучение метода моделирования. Л.М. Фридман [405, 406] указывает, что для этого необходимо, чтобы основой содержания образования были специфические научные объекты, и деятельность студентов состояла в познании окружающей действительности посредством анализа этих объектов, с тем, чтобы уже через них осмыслялись эмпирически наблюдаемые явления, факты и процессы. Этими специфическими идеальными объектами являются разного рода модели. Изучение моделей является основным научным методом познания действительности.

                             В.В. Давыдовым [103, 104] разработана педагогическая концепция развития научно-теоретического мышления при обучении. Он отмечает, что всю систему обучения необходимо переориентировать на развитие научно-теоретического мышления. Этому должно способствовать, в первую очередь, содержание учебных предметов. Как считают Д.Б. Эльконин [434] и В.В. Давыдов [104] теоретическое мышление имеет свое особое содержание, отличное от эмпирического. Именно теоретическое мышление, по их мнению, реализует в полной мере те познавательные возможности, которые открывает перед человеком предметно-чувственная практика, воссоздающая всеобщие связи действительности. При этом В.В. Давыдов опирается на исходные положения Л.С. Выготского [72, 74] и Д.Б. Эльконина относительно того, что обучение свою ведущую роль в умственном развитии осуществляет, прежде всего, через содержание усваиваемых знаний, производным от которого являются методы (или способы) организации обучения.

                             В.В. Давыдов [104] формулирует основные логико психологические положения, которые можно использовать при определении содержания предметов с учетом восхождения мысли от абстрактного к конкретному.

                             Фундаментализация образования как стратегия развития высшего образования на современном этапе

                             Одним из приоритетных направлений совершенствования вузовского образования и повышения его качества является фундаментализация образования. Она обеспечивает качественную профессиональную подготовку, условия для формирования конкурентоспособного специалиста, с высоким уровнем развития интеллектуального, творческого потенциала, научной культуры мышления и деятельности.

                             Ориентация на фундаментализацию обучения всегда была присуща российским вузам. В современных условиях проблема фундаментализации высшего образования приобретает все большую актуальность.

                             Переход к новой образовательной концепции фундаментального образования признается всеми вполне назревшим. Однако необходимо определить пути этого перехода. Интуитивно понятная и никем не отрицаемая идея фундаментализации образования по-разному интерпретируется. Одни авторы истолковывают фундаментализацию как более углубленную подготовку специалиста по данному направлению (образование вглубь). Такое понимание успешно развивалось в Российских вузах в рамках традиционной университетской системы. Другой подход в понимании фундаментализации - это разностороннее гуманитарное и естественнонаучное образование на основе овладения фундаментальными знаниями (образование вширь). По нашему глубокому убеждению, этот переход не должен сводиться к простому увеличению объемов каждой из фундаментальных естественнонаучных и гуманитарных дисциплин: анализ существующих учебных планов и программ показывает, что возможности здесь уже практически исчерпаны. Речь должна идти о качественно новых целях образования, новых принципах отбора и систематизации материала, не столько расширяющего объем профессиональных и общенаучных знаний, сколько определяющего другую их связь и иной способ формирования и функционирования в практической деятельности. Необходимо создание фундаментальных взаимосогласованных учебных дисциплин по каждому из традиционных естественнонаучных и гуманитарных направлений.

                             Под фундаментализацией высшего профессионального образования будем понимать системное и всеохватывающее обогащение учебного процесса фундаментальными знаниями и методами исследования, выработанными фундаментальными науками или на их основе другими науками. Фундаментализация обучения студентов в рамках данной концепции рассматривается как дидактический принцип.

                             Особую значимость проблема фундаментализации приобретает в системе высшего педагогического образования. Это обусловлено, прежде всего, особенностями профессиональной деятельности современного педагога, которая должна быть в значительной степени наукоемкой и творческой. Современный учитель должен владеть не только системой научного знания, но и методологией исследования и творчества [47, ПО, 275, 276, 296, 337, 345, 419,]. Кроме того, фундаментализация обучения студентов - будущих учителей - имеет особую значимость в интеграции и целостности их естественнонаучной подготовки [139]. Стратегия фундаментализации педагогического образования должна быть ориентирована на формирование системных, синтетических, интегративных профессиональных знаний. Воспитание творческой личности в педагогическом вузе должно реализовываться через оптимальное сочетание фундаментального, гуманитарного и профессионального начал, их взаимопроникновение на основе межпредметных связей, интегративных курсов, обеспечивающих формирование целостного образования на основе системных знаний.

                             Фундаментализация высшего профессионального образования сегодня составляет одно из приоритетных направлений научно-педагогических исследований. Данной проблеме посвящены научные работы Л.Г. Антошиной [11, 12], СИ. Архангельского [16], Ю.К. Бабанского [19], О.Н. Голубевой [90,91, 92], Ю.И. Дика, B.C. Леднева [218], И.Я. Лернера, Н.Д. Никандрова, Ю.О. Овакимяна [274], В.А. Садовничего [331], Б.А. Струкова, А.И. Субетто, А.Д. Суханова [367, 372], Ю.Г. Татура, Н.Д. Шадрикова и др. Фундаментализация общенаучной подготовки специалистов в педагогических вузах возможна, если: содержание высшего профессионального образования ориентировано на методологически значимые, «долгоживущие», инвариантные знания, формирующие целостную научную картину мира; осуществлены принципы единства фундаментализации и профессиональной направленности, интеграции естественнонаучной и специальной составляющих, целостности образовательного процесса. Процесс фундаментализации общенаучной подготовки студентов высшей педагогической школы определяется следующими условиями: усиление в содержании высшего профессионального образования теоретических компонентов общенаучного знания, общенаучных методов; проектирование модулей общенаучных дисциплин, отражающих фундаментальные идеи, логику и структуру соответствующих наук с современных позиций; целенаправленная структурно-содержательная перестройка учебных курсов на основе сочетания специально-научных и дидактических идей; обеспечение целостности профессионального образования путем интеграции отдельных дисциплин через трансдисциплинарные идеи; разработка и реализация средств учебно-методического обеспечения образовательного процесса, включая технологии модульного обучения. Эффективность фундаментализации обучения в значительной степени обеспечивается интеграцией и сочетанием принципа фундаментальности с принципами системности, целостности, проблемности, вариативности. Основными критериями эффективности фундаментализации обучения являются: ориентированность обучения на развитие у студентов системного, целостного, теоретико-методологического знания; поэтапное развитие у студентов опыта творческой, исследовательской деятельности с учетом внутри- и межпредметной интеграции; открытость дидактической системы к ее совершенствованию на основе фундаментализации обучения и инновационному педагогическому опыту. Поиск путей совершенствования естественнонаучного образования привел в начале 80-х годов к появлению концепции фундаментального учебного курса, которая была сформулирована и первоначально применена к курсу физики А. Д. Сухановым [367]. Сущность этой концепции адекватна парадигме образования, ключевыми понятиями которой являются фундаментальность, целостность и ориентация на развитие личности. Со временем критерии фундаментальности курса были рассмотрены с позиций их применимости к общим естественнонаучным курсам [90, С. 23-27] и сформулированы в следующей форме:

                             Метод моделирования как цель и средство учебного познания

                             Анализ литературы и исследований по проблеме использования метода моделирования в учебном процессе показал, что к этой проблеме наиболее активно стали обращаться в 60-е годы прошлого столетия. В работах СИ. Архангельского [16], В.Г. Болтянского, Л.Б. Ительсона [145], В.Н. Мизинцева, Ю.О. Овакимяна [274] и др. моделирование рассматривается как метод исследования закономерностей учебного процесса и поиска средств наиболее эффективного управления им. Исследованию различных аспектов использования метода моделирования в учебной деятельности посвящены работы А.П. Анашкина [9], М.Б. Балка, В.А. Веникова [58], Л.Г. Григорьева, В.В. Давыдова, Б.П. Есипова, СЕ. Каменецкого [148], В.И. Когана, Т.Е. Ковалевой, Н.В. Кузьминой, Т.В. Малковой [225, 226], В.П. Мизинцева, В.М. Монахова, В.А. Петрова, Б.Н. Полозова, Н.Г. Салминой [334], Н.А. Солодухина [355], В.А. Стукалова [366], Д.С. Фокина и других авторов. В них раскрыта сущность метода моделирования, дан анализ моделей и их назначения.

                             СИ. Архангельский отмечает роль моделирования в учебном процессе, особенно для оптимального направления умственной деятельностью студентов. Моделирование позволяет создавать надежные системы организации и проведения учебной и научной работы. «В учебном процессе всегда приходится иметь дело с мыслительным моделированием в самых широких и разнообразных пределах. Так, мастерство преподавателя начинается с того, насколько он умеет моделировать данную студенческую аудиторию, ее интересы, ее подготовку, эмоции и т.д.» [16, С. 106]. При этом студенты в учебном процессе при освоении учебного материала также всегда работают с моделями, выражающими их знания. Учебный процесс можно рассматривать как систему средств, способов расширения познания действительности по все усложняющимся моделям. При этом любая информация о тех или иных сторонах процесса обучения лишь тогда является достаточно объективной, когда она выражена в модельной форме. «В исследовании учебного процесса модель выступает как важнейшее средство наглядного представления связей и отношений его компонентов. Соответственно для организации и научного исследования учебного процесса высшей школы моделирование становится все более насущно необходимым» [16, С. 279].

                             Большое число работ посвящено использованию метода моделирования как цели и средства учебного познания. Так, Ю.А. Кусый [215] рассматривает моделирование как средство, повышающее эффективность усвоения новых знаний. И.А. Мешкова [237] все понятия рассматривает как теоретические модели объективных явлений. Д.Б. Эльконин и В.В. Давыдов считают, что через построение моделей происходит интенсивное овладение теми сторонами действительности, которые выражены или воссозданы в модели. Они приходят к выводу, что моделирование учащимися определенных сторон действительности и законов строения, которое проводится под руководством учителя, является общим принципом усвоения новых знаний. Многие авторы (А.Г. Мордкович [249], В.А. Стукалов [366], Л.М. Фридман [405] и др.) указывают и на то, что моделирование является и содержанием, которое должно быть усвоено учащимися в результате обучения, и методом, которым они должны овладеть.

                             В.А. Веников [58] рекомендует устанавливать связь моделирования с учебным процессом в высшей школе по шести основным направлениям. Первое направление - гносеологическое, в котором модель выступает как промежуточный объект в процессе познания, что позволяет выявлять связь между количественной и качественной сторонами явления. Второе направление - использование модели вместо оригинала. Это направление позволяет получить сведения об изучаемом объекте, которые не удается получить в натуре, выявить природу оригинала, осуществить прогнозирование развития объекта изучения. Третье направление - модельно-информационное, конструируемое с учетом вероятностного характера процесса обучения, с использованием статистических данных процесса, что позволяет выявить определенные закономерности объекта изучения. Четвертое направление - аналитическое. Оно позволяет дать аналитическое или графическое описание определенной части процесса подготовки специалиста на основе соответствующих качественных и количественных характеристик. В рамках этого направления строятся структурные схемы и модели, отражающие передачу информации, ее осмысление, привитие навыков и контроль за усвоением. Пятое направление - общеметодологическое, позволяющее оценивать связи в обучении между специальными предметами и дисциплинами, формирующими мировоззрение студентов. Шестое направление - психологическое. Оно позволяет моделировать личность студента, поведение студенческих групп для изучения их биологических, психологических, социальных свойств и особенностей. Моделирование в обучении, как психологическая проблема, имеет два аспекта: как содержание, которое должно быть усвоено в процессе обучения; как способ познания, которым должны овладеть обучающиеся; как одно из учебных действий, которое является составным элементом учебной деятельности. Первый аспект означает психологическое обоснование необходимости включения в содержание образования понятия модели и моделирования. Эта необходимость обусловлена задачей формирования у обучающихся теоретического мышления, позволяющего воспринимать действительность посредством особых специфических объектов, сконструированных в процессе развития науки - моделей реальных явлений и процессов.

                             Похожие диссертации на Методическая система обучения методу моделирования студентов естественнонаучных и математических направлений подготовки в педвузах

                             

                             Оптимизация обучения художественному проектированию в системе специальной подготовки учителя изобразительного искусства в педвузах (Университетах) Бандуристый Феликс Федорович

                             

                             Повышение качества подготовки учителя математики в педвузе на основе системы обогащающего повторения элементарной математики и методики обучения математике Шебанова Лариса Петровна

                             

                             Методическая система обучения студентов педвузов применению математических методов в экономикеХаустова Олеся Игоревна

                             

                             Методическая система обучения студентов педвуза дифференциальному и интегральному исчислению функций в контексте фундаментализации образованияКалинин, Сергей Иванович

                             СОЗДАНИЕ И РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ФОРМИРОВАНИЯ ИКТ-КОМПЕТЕНЦИЙ В НЕПРОФИЛЬНОМ ВУЗЕ НА ОСНОВЕ РОЛЕВОГО ИНФОРМАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯЮнов, Сергей Владленович

                             

                             Обучение моделированию студентов-математиков педвуза в процессе изучения курса "математическое моделирование и численные методы" Кузнецова Ирина Александровна

                             Система подготовки студентов педвузов к эстетическому воспитанию школьников на материале экранных икествФедоров Александр Викторович

                             

                             Формирование содержания элективных курсов в системе подготовки учителей математики в педвузеУшакова Мария Александровна

                             

                             Непрерывная химико-методическая подготовка обучающихся в системе "профильный класс - педвуз - профильный класс"Аршанский Евгений Яковлевич

                             

                             Методическая система подготовки студентов физико-математического факультета педвуза к проектировочной деятельности Сидорова Наталья Владимировна