Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ РАЗРАБОТКИ ПРОБЛЕМЫ РЕАЛИЗАЦИИ СУЩНОСТНОГО ПОДХОДА ПРИ
ОБУЧЕНИИФШИКЕВШКОЛЕ 16
1. С&цедтщктическнескгавания сущностного подхода 16
2. Реализация сущиосгасго подхода в современной методике преподавания физики - состояние разработки
пройтемы и перспективы 28
З.Оценкарезультшшипіугішьіпракіич^
образовании 62
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СУЩНОСТНОГО ПОДХОДА В ШКОЛЬНОМ ФИЗИЧЕСКОМ
ОБРАЗОВАНИИ 82
1. Содержательный коатэненгсуц^^ 82
2Г?гхщессуальньмнэмгюнентсущ^ 105
3. Сущностный подход в построении учебнекконавательной деятельности учащихся и основные
яаршаеристикидеятелыюсти субъекта 121
4.Сущнхшьйікадащвиїшреік]мгтрояалении. 134
ГЛАВАЗ. МЕТОДИКАРЕАЛИЗАІ]ИИСМІ]НОСТ^ 150
1. Инфср^одисюс-вскпрсшвццящий компонент деятельности учащихся в логике реализации суіцностного
подхода три обучении физике. 150
2 Рефлексивный компонент деятельности учаидшм в jmwax реализации суїцж^
физике. 169
2а. Специальные фрагменты учебного процесса, предшвначеяные для формирования рефлексивных
умений. 169
26, Использование специальных задач для обучения учаштіхся анализу роли ршпичнькуежзеий и фактс^рс» в
протекании явления. 184
2а Историксняетсдокгаческое знание в сеете реализации сущностного подхода в процессе обучения
физике. 209
2г.Сущнолныйгюдаздвпрс*|э^ 225
3. Продуктивный компонент деятельности учащими в логике сущностного подхода в процессе обучения
физике. 240
4. Общая характеристика методики реализации сущтосгвдго подхода в процессе обучения физике и
расстановгаакиентшвгфоцесозщцготовкиучи^ 258
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА КОНЦЕЩЙИ СУ1ІЩОСТНОГО ПОДХОДА И
МЕТОДИгШГГОРЕАЛИЗАЦИИ 270
!Организацжэ*шер№ентатжгоисс^^ 270
2Кшттхж*ьзйзіапз«сперимта 278
ВЬІВОДЬІИРЕЗУЛЬТАТЬІИССЛЕДОВАНИЯ _ 304
ЬШЛЙОІТАФИЯ 309
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 328
ПРИЛОЖЕНИЕ! 332
Введение к работе
Сегодня в условиях научно-технического прогресса неизмеримо возрастают требования, предъявляемые к уровню знаний и развития мышления выпускника средней школы, Это связано, прежде всего, с тем, что возрастает объем научной, социальной, культурной и других видов информации, которую необходимо осознанно перерабатывать, усложняется структурная организация человеческого знания. Для того, чтобы правильно ориентироваться в происходящем вокруг, принимать грамотные квалифицированные решения, необходимо научиться выполнять всесторонний анализ происходящих процессов и явлений, анализировать весь комплекс факторов, влияющих на их протекание, выявлять среди них значимые и пренебрежимые, осмысливать реально и потенциально возможные результаты собственных действий, т.е. выявлять весь комплекс связей и отношений зависимости явлений и процессов самого разного порядка.
Вместе с тем многочисленные исследования [155] и проведенный констатирующий эксперимент указывают на достаточно низкий уровень развития мышления школьников, что не соответствует социальному заказу общества, предполагающему формирование активной, самостоятельно мыслящей личности. Такое несоответствие обусловлено тем, что зачастую ученик рассматривался лишь как пассивный объект педагогического воздействия, которому необходимо передать определенную сумму знаний из той или иной области науки.
В современных же условиях на первый план выходит задача развития личности обучаемого, и в этой связи овладение учащимися комплексом знаний, умений и навыков рассматривается как средство этого развития. Именно этим и определяется актуальность проблемы развития теоретического стиля мышления у учащихся, который предполагает способность выполнять анализ внутренних сущностных связей и отношений зависимости -как явлений в той или иной предметной области знания, соответствующей изучаемому в системе среднего образования учебному предмету, так и аналогичный анализ всего комплекса окружающих явлений.
4 Следует признать, что различные аспекты этой проблемы рассматривались с самых различных сторон в работах С.Е.Каменецкого, Э.Е.Эвенчик, Н.А.Родиной, ЛП.Свиткова и др. - по основам методики изучения в школьном курсе физики различных фундаментальных физических теорий, Г.М.Голина, В.ФЕфименко, НВ.Шароновой - по проблемам формирования у учащихся научного мировоззрения и использования методологического знания, В.В.Мултановским, Т.Н.Бабенковой, Н.МЗверевай и др. - по различным аспектам проблемы формирования мышления учащихся в процессе изучения физики, В.Р.Ильченко - по проблемам межпредметных связей и использованию при объяснении самых разнообразных явлений природы, изучаемых в различных естественнонаучных курсах, вокруг фундаментальных физических принципов и законов; Г.М.Голиньш,
В.В.Мултановским - по проблемам генерализации учебного материала вокруг фундаментальных физических теорий, В.Г.Разумовским, Л.С.Хижняковой - по проблемам организации познавательной деятельности в логике, соответствующей исследованию явлений природы физикой-наукой, Н.СПурышевой - по проблеме дифференциации школьного физического образования и ряде других.
Вместе с тем широкомасштабные исследования уровня сформированности у учащихся умений анализа различных физических явлений, выявления внутренних, сущностных связей и отношений зависимости, определения факторов, влияющих на характер их протекания [155], показывают со всей убедительностью, что формализм в знаниях по физике, преобладание "фактологического" усвоения физики и неумение применить в конкретных ситуациях общие законы и принципы, к сожалению, пока являются массовыми явлениями, и это проявляется в повторяющихся из года в год формальных, излишне схематизированных, упрощенных и вообще неверных взглядах и представлениях учащихся, в сформированности у них непродуктивных способов и приемов мышления, отсутствии "логической культуры".
Таким образом, существует противоречие между объективными потребностями в сформированности у выпускника среднего учебного заведения умений выявления и анализа комплекса связей и отношений зависимости физических объектов, явлений и элементов физического знания, а также в сформированное аналогичных умений по отношению к многообразным явлениям окружающего мира, и отсутствием обоснованной во всех деталях концепции соответствующего подхода к процессу обучения физике. Это и обусловливает актуальность данного исследования, основной целью которого является разработка и реализация такого подхода, при котором делается основной акцент на выявлении в процессе познавательной деятельности комплекса связей и отношений зависимости между физическими явлениями, объектами и описывающими их элементами физического знания - теориями, законами, закономерностями, понятиями и величинами - в дальнейшем мы будем называть его сущностным подходом в процессе обучения физике.
Таким образом, объектом нашего исследования является процесс обучения физике в средней школе.
Предметом исследования является процесс обучения физике в условиях реализации сущностного подхода.
Цель исследования: определение методических основ реализации сущностного подхода в процессе обучения - комплекса методических средств и условий эффективности их применения.
При выдвижении гипотезы исследования мы опирались на учение о всеобщей связи явлений, диалектическое соотношение между важнейшими философскими категориями "сущность" и "явление", "форма" и "содержание", на исследования по проблемам формирования теоретического мышления (В.В.Давыдов), на дидактические исследования по теории содержания общего среднего образования (В.В.Краевский, В.С.Леднев, Н.Я Лернер и др.), по теории учебного предмета (ЛЯ.Зорина, ИХЖуравлев и др.), результаты исследований по методологии науки (Е.С.Артемов, АБ.Баженов, И.Б.Кузнецов, Б.М.Кедров и др.), а также на исследования отечественных методистов-физиков: принцип генерализации учебного материала (Г.М.Голин, В.В.Мултановский), принцип цикличности построения - " " I
6 школьного курса физики (В.Г.Разумовский), пути формирования методологического знания и проблемы формирования мировоззрения (В.Ф.Ефименко, В.Н.Мотанский, НВ.Шаронова), дифференциация школьного физического образования (Н.С,Пурышева), методика изучения фундаментальных теорий в школьном курсе физики (С.Е.Каменецкий, Л.П. Свитков,
НАРодина, Э.Е.Эаенчик).
В результате нами была выдвинута следующая гипотеза: процесс усвоения знаний учащимися, осознанного запоминания материала и формирования мыслительных умений будет протекать эффективно, если содержание учебного материала, способы организации познавательной деятельности учащихся будут соответствовать концепции реализации в процессе обучения сущностного подхода, заключающегося в выявлении и анализе учащимися комплекса связей и отношений зависимости изучаемых явлений, объектов и элементов структуры физического знания.
Цель и гипотеза обусловили постановку следующих задач исследования:
1 Дать определение сущностного подхода при обучении физике, определить его структуру и взаимосвязь между основными структурными компонентами.
Определить уровень глубины разработки проблемы реализации сущностного подхода в современной методике преподавания физики.
Разработать и сформулировать теоретическую концепцию сущностного подхода, включающую структуру сущностного подхода (процессуальный и содержательный компоненты), его функции в процессе обучения, основные характеристики деятельности субъектов процесса обучения физике в рамках осуществления данного подхода, способы введения сущностно-ориентированного материала в учебный процесс и общие подходы к определению соответствующих технологий.
Разработать комплекс конкретно-методических средств реализации сущностного подхода - фрагментов уроков, задачных ситуаций, упражнений и т.п. и определить условия эффективности их использования.
Провести экспериментальную проверку концепции и методики ее реализации.
7 6. Рассмотреть возможные варианты изменения акцентов в процессе подготовки будущего учителя к реализации сущностного подхода.
В процессе конкретизации и теоретической разработки гипотезы была сформулирована теоретическая концепция, основные положения которой звучат следующим образом:
Сущностный подход в процессе обучения физике предполагает такой способ организации учебно-познавательной деятельности учащихся, при которой главный акцент делается на выявлении и осознании ими комплекса сущностных связей и отношений зависимости между физическими объектами и явлениями, а также между описывающими их элементами физического научного знания.
В конкретно-методическом плане конечным этапом разработки сущностного подхода является комплекс средств, обеспечивающих осознанное усвоение материала, долговременное его запоминание, основанное на глубоком понимании указанных выше связей и представляет собой единство содержательного и процессуального компонентов. К содержательному компоненту относится уточненная в дидактических целях и адаптированная к уровню школьного курса физики система связей и отношений зависимости между явлениями, объектами и фрагментами физического знания, к процессуальному -теоретическое мышление, в процессе которого и осознаются все эти связи.
Реализация сущностного подхода в процессе обучения предполагает органическое единство трех компонентов деятельности учащихся: информационно-воспроизводящего, критически-рефлексивного и продуктивного, и предусматривает особый акцент внимания учителя на реализации рефлексивного компонента,
Наряду с непосредственным введением сущностно-ориентированного материала в учебный процесс важном и перспективном является структурная организация материала в виде задач и упражнений, выполнение которых позволяет ученику через дискуссионно- диалогическое общение с партнерами и учителем приходить к выявлению всех обсужденных выше типов связей и отношений зависимости.
5. Одним из важнейших критериев необходимости включения сущностно- ориентированного материала в учебную деятельность учащихся является его нацеленность на "изживание" укоренившихся в сознании учащихся формальных, искаженных и вообще неверных представлений о характере и многообразии всего комплекса связей и отношений зависимости, о котором идет речь в связи с сущностным подходом.
Это обусловливает актуальность сочетания антитезного представления учебного материала, позволяющего продемонстрировать учащимся непродуктивность различных формальных подходов к анализу связей и отношений зависимости, с созданием в учебном процессе специальных ситуаций, сталкивающих учащихся с необходимостью выявления истинности или ложности предложенных учителем и утверждений, анализа специально сконструированных противоречий, а также роли и степени влияния на изучаемые явления различных факторов и условий.
6. Реализация сущностного подхода в процессе обучения физике способствует формированию у учащихся социально и личностно значимых мыслительных умений, необходимых для успешной профессиональной деятельности в любой области, для ориентировки в потоке информации, связанной с окружающим миром.
В ходе исследования использовались многообразные теоретические и экспериментальные методы: теоретический анализ различных аспектов проблемы на основе изучения отечественной и зарубежной литературы - философской, психологической, дидактической и конкретно-методической, разработка теоретической концепции и основных средств ее реализации, построение модели учебного процесса в логике реализации сущностного подхода, изучение и обобщение опыта учителей физики, анкетирование и интервьюирование учителей и студентов педвузов, экспериментальная работа констатирующего, поискового, формирующего характера, преподавание в средних учебных
9 заведениях, обсуждение результатов исследования, написание статей и других методических работ.
Исследование проводилось в три этапа:
I этап: 1993 г, - изучение состояния разработки исследуемой проблемы; разработана теоретическая концепция сущностного подхода; осуществлен констатирующий поисковый эксперимент;
П этап: 1993 -95 г.г. - разработка комплекса конкретно-методических средств реализации сущностного подхода, написание ряда статей по различным проблемам реализации сущностного подхода, проведение обучающего эксперимента (первый этап), определение условий эффективности реализации разработанного комплекса методических средств;
Ш этап: 1995 - 98 г.г, - детализация и корректировка разработанных методик, продолжение обучающего эксперимента, написание ряда статей, брошюр и пособий обобщающего характера по проблеме исследования, проведение контрольного этапа эксперимента, формулировка выводов исследования.
Научную новизну исследования составляют:
1. Представление проблемы повышения уровня усвоения учебного материала школьного курса физики и уровня сформировакности важнейших мыслительных умений в виде целостного дидактического конструкта, называемого сущностным подходом к обучению физике, предполагающего ориентацию деятельности учителя и учебно- познавательной деятельности учащихся на выявление сущностных связей и отношений зависимости физических объектов и явлений, а также элементов физического научного знания.
2. Теоретическая концепция сущностного подхода, включающая общедидактические основы сущностного подхода и его структуру, характеристики деятельности субъектов изучения физики, общие положения о методах его эффективной реализации в курсе физики
СрЄДНЄЙ( Ц! КОЛЫ-
3. Рассмотрение проблемы сущностного подхода в контексте преодоления познавательных затруднений учащихся при изучении физики, изживания формальных и неверных взглядов и представлений.
4. Выделенные содержательный и процессуальный компоненты сущностного подхода, уточненная в дидактических целях структурная схема теоретического мышления как основы процессуального компонента сущностного подхода.
5. Критерии содержательной насыщенности и содержательной корректности учебной информации.
6. Комплекс конкретно-методических средств - заданных ситуаций, фрагментов уроков, содержащих постановку и разрешение противоречий, ситуаций на выявление истинности или ложности предложенной учителем информации, фрагментва историко- мето дологического знания . и технологии включения этих средств в познавательную деятельность учащихся, разработанные в логике сущностного подхода.
Первые 5 положений определяют теоретическую значимость исследования.
Практическая значимость исследования заключается в разработке и внедрении научно: обоснованного подхода, повышающего уровень усвоения школьного курса физики, уровень сформированности основных мыслительных умений, в разработке и публикации методических рекомендаций для учителей и преподавателей средних учебных заведений.
На защиту выносятся:
Теоретическая концепция сущностного подхода, включающая его определение, структуру (процессуальный и содержательный компоненты, их взаимосвязь) и функции, основные характеристики деятельности субъектов ' процесса обучения физике, общие представления о способах и технологиях реализации сущностно-ориентированного материала.
Представление проблемы сущностного подхода в процессе обучения физике в средней школе в контексте анализа причин и способов преодоления различных затруднений в познавательной деятельности учащихся.
3. Методы организации учебно-познавательной деятельности школьников, предполагающие как непосредственное введение сущностно-ориентированного материала в учебный процесс, так и представление этой деятельности как совокупности самых разнообразных задачных ситуаций, предполагающих выявление учащимися истинности и ложности предложенной информации, анализ противоречий, анализ роли и степени влияния факторов на протекание исследуемого явления, "деятельность в стиле научного поиска", а также использование задачных ситуаций, связанных с историко-методологическим знанием, разработку различных индивидуальных маршрутов изучения физики.
4. Модель деятельности учителя в логике реализации сущностного подхода в процессе обучения физике.
Апробация результатов исследования проводилась в 1993 - 98 гг. на методических семинарах учителей школ >feX 205, 915 г.Москвы, на научно-методических конференциях преподавателей ММА им И.М. Сеченова (секция довузовского образования), на заседаниях Координационного Совета по довузовскому образованию на базе ММА им. И.М.Сеченова, на научно-методических семинарах подготовительного факультета МАТИ им. К.Э.Циолковского, на межвузовских научно-методических конференциях медвузов г.Москвы (секция довузовского образования), на научно-методических семинарах кафедры методики преподавания физики МПГУ.
Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. В первой главе определяется понятие сущностного подхода, его процессуальный и содержательный компоненты, их связь; анализируется школьный курс физики с точки зрения возможности реализации при его изучении сущностного подхода, проводится анализ результатов констатирующего эксперимента. Во второй главе детально анализируются содержательный и процессуальный компоненты сущностного подхода, рассматриваются основные характеристики деятельности субъектов процесса изучения физики в ходе реализации сущностного подхода, а также рассматривается сущностный подход в конкретном
12 проявлении. В конце главы формулируется теоретическая концепция сущностного подхода и намечаются основные направления ее реализации. Третья глава посвящается конкретно-методической реализации данной концепции, четвертая - ее экспериментальной проверке. В заключении формулируются выводы исследования.
Результаты исследования представлены в следующих публикациях автора:
Мощность в цепи постоянного тока // Квант, №8, 1989. - С, 67-71.
Использование интенсивных методов обучения на подготовительных курсах. М.: МАТИ, 1990 - С. 16-22 (в соавторстве).
О применении одной интересной закономерности при вычислении периода колебаний маятника с движущейся точкой подвеса // Физика в школе. №3, 1990 - С. 75-76.
4. Физика, Незнайка и другие // Квант, №9, 1991, - С. 39-40,
О вычислении работы электрического тока И Физика в школе, №6, 1991 -С. 84-85.
Вездесущий рычаг // Квант, №3, 1992 - С. 30-35 (в соавторстве).
Использование наглядности при изучении физических явлений Я Вечерняя средняя школа, № 4 * 6, 1992 - С. 59-61 (в соавторстве).
Движения спутников и их возмущения // Квант. №5, 1992. - С. 52-56.
Избранные задачи по термодинамике// Квант, №6, 1992. - С. 54-59.
10. Предварительное формирование важнейших понятий курса биофизики при изучении физики в школе-лицее с медицинским уклоном. М.: ММА им. И.МСеченова. Материалы научно-методической конференции, С. 79-89 (в соавторстве).
П. Законы сохранения в релятивистской динамике // Квант, №10, 1992. - С. 53-56.
12. Исправляем ошибки в ответах учащихся // Вечерняя средняя школа №2, 1993.-С.49-51.
13. Использование исторического материала на уроках физики // Вечерняя средняя шкода, №5,1993. - С.43-47.
Беседы-упражнения - эффективная форма обучения // Вечерняя средняя школа, №1, 1994. - С. 57-59.
Сравнение классического идеального газа и электронного газа в металлах // Физика в школе, №1, 1994 (в соавторстве). - С. 32-34.
Испарение в живой природе // Квант, № 5-6,1993. - С. 45-47.
Выдающиеся ученые: ЭХ.Ленд // Физика в школе, №2, 1994. - С. 16-20 (в соавторстве).
Применение математических закономерностей в физических задачах // Математика в школе, №2, 1994. - С. 60-63 (в соавторстве),
Как пробудить интерес к предмету // Вечерняя средняя школа, №4, 1994 - С. 43-48.
Изучение трудных тем курса (методика изложения вопросов, связанных с насыщенным паром) //Вечерняя средняя школа, №6, 1994. - С. 39-42.
Использование гуманитарного потенциала физики в гуманитарных лицеях и классах // Физика в школе, №2, 1995. - С. 26-28 (в соавторстве).
Туннельный эффект и его проявления // Физика в школе, №2, 1995, - С, 66-70.
Законы сохранения в релятивистской динамике // Практикум абитуриента: молекулярная физика, оптика, квантовал физика. М; Бюро Квантум, 1995.-С.72-79.
Прививал интерес к учебному предмету (об использовании занимательных форм работы) // Вечерняя средняя школа, №4, 1995. - С. 43-46 (в соавторстве).
25. Выдающиеся ученые: Бенджамин Франклин // Физика в школе, №2, 1996. - С. 19-22.
О серьезном и занимательном в процессе обучения // Вечерняя средняя школа, №2, 1996. - С. 31-35 (В соавторстве).
О периоде математического маятника // Физика в школе, №3, 1996. - С. 74-75 (в соавторстве),
Учим анализировать факторы, влияющие на процесс // Физика в школе. №3,1996.-С. 41-43.
О тяготении обычных тел // Физика в школе, №6, 1996. - С. 22-23.
Содержательный подход при изучении физических явлений // Вечерняя средняя школа, №6, 1996 - С. 41-44. Does mass depend on velocity li Phystechjournal, 1996, Vol.2, No.l, p. 36-39. j 32. Исторический материал в системе методологического знания // Открытая школа, №2, 1997. - С.64-68. і 33. Обучение учащихся теоретическим предсказаниям при изучении 1 давления света // Физика в школе, №1,1997. - С. 28-29. (в соавторстве).
Исторический материал на обобщающих уроках по физике // Открытая школа, №1, 1997. - С.67-70.
Продолжаем разговор на актуальную тему: человек как объект физического познания // Физика в школе, №3, 1997. - С 30-34.
36,0 различных классификациях в дидактических исследованиях // Педагогика, №1, 1997. - С. 33-39. шш 37. Планетарная модель атома и теория Бора: история, гипотезы, эксперимент//Квант, №2, 1997. -С. 18-21.
Задачи для развития теоретического мышления при обучении физике. -Иркутск: ИИПКРНО, 1997, 93 с. (в соавторстве).
Ошибки, которые мы исправляем (о коррекции знаний учащихся) // Открытая школа, №6, 1997. - С. 37-40.
Использование фрагментов из детской художественной литературы при обучении физике // Мир физики в художественной литературе. Библ. Журнала "Физика в школе". Вып. 10. М.: Школа-пресс, 1997. - С. 24-27 (в соавторстве).
Сущностный подход в дидактическом исследовании // Педагогика, №2, 1997.-С.63-66,
Сущностный подход в физическом образовании. М.: Янус К, 1998 - 32с
Сущностный подход и школьная физика: задачи в логике научного поиска". - М.: Янус К, 1998. - 16с.
Сущностный подход при обучении физике в средней школе. - М.: Янус К, 199S. 16с.
Физический компонент высшего медицинского образования. Иркутск: ИГМУ, 1998. - 56с. (в соавторстве).
