Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА ПЕРВАЯ. ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
УЧЕБНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА ДЛЯ РАЗВИТИЯ ИНТЕРЕСА УЧАЩИХСЯ К РЕШЕНИЮ ФИЗИЧЕСКИХ ЗАДАЧ 16
1. Понятие интереса в психологии 16
2. Анализ проблемы формирования интереса учащихся к решению физических задач 40
3. Методика использования эксперимента при обучении решению физических задач и требования к экспериментальному оборудованию 66
ГЛАВА ВТОРАЯ. МЕТОДИКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОПЫТНОГО ОБРАЗЦА УЧЕБНОГО КОМПЛЕКТА ПО МЕХАНИКЕ "ЭКСЛА" ПРИ ОБУЧЕНИИ РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ ПО ФИЗИКЕ 79
1. Требования к учебному комплекту и перспективы его дальнейшего развития 79
2. Основные элементы комплекта и их назначение 83
3. Примеры сборки типовых конструкций из элементов набора 95
4. Примеры использования учебного эксперимента на основе комплекта "Эксла" при обучении решению физических задач 101
ГЛАВА ТРЕТЬЯ. СОДЕРЖАНИЕ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА 13 6
1. Методика проведения педагогического эксперимента 136
2. Анализ результатов педагогического эксперимента 141
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 165
БИБЛИОГРАФИЯ
- Понятие интереса в психологии
- Требования к учебному комплекту и перспективы его дальнейшего развития
- Методика проведения педагогического эксперимента
Введение к работе
Изменения, произошедшие за последнее время в нашей стране, коснулись всех сторон ее общественной и экономической жизни. Не осталось в стороне и образование. Привычная, конечно, не лишенная недостатков, но хорошо отлаженная система образования уходит в прошлое. На смену ей идет новая, пестрая и противоречивая, вызывающая многочисленные споры, система, которая призвана удовлетворить изменившиеся потребности общества в образовательных услугах. В связи с этими переменами возникли и продолжают возникать новые и обострились некоторые старые "извечные" проблемы образовательного процесса. На некоторых из этих проблем-противоречий хотелось бы остановиться подробнее.
Первая, очень существенная, принципиальная и очевидная проблема - это проблема познавательного интереса. С одной стороны, общепризнанна ведущая роль познавательного интереса в процессе обучения. Вряд ли кто-то из педагогов не согласится сегодня со следующими словами Л.С. Выготского:
"Основной формой проявления инстинкта в детском возрасте является интерес. ... Вся воспитательная система всего обучения должна быть построена на точно учтенных детских интересах" [31, с. 84]. И далее:
"Только то знание может привиться, которое прошло через чувство ученика. Все остальное есть мертвое знание, убивающее всякое живое отношение к миру" [31, с. 106].
Мы не думаем также, что есть основания сомневаться в словах профессора психологии Делавэрского университета К.Е. Изарда, который пишет, что:
"Интерес — наиболее часто испытываемая положительная эмоция. Он является исключительно важным видом мотивации в развитии навыков, знаний и интеллекта. Интерес - это единственная мотивация, которая
может поддерживать повседневную работу нормальным образом. Он необходим для творчества" [58, с. 187].
Все без исключения педагоги и психологи признают огромную роль познавательного интереса в образовании, о чем свидетельствует большое количество публикаций на эту тему [19; 48; 95; 167; 192; 193; 196]. Понятно внимание педагогов к игровым методам в преподавании, которые позволяют стимулировать и поддерживать интерес в процессе изучения физики [12; 15; 35; 67; 73]. В процессе педагогического творчества учителями создаются новые формы стимулирования интереса [16; 126; 129; 134; 155]. Однако, в действительности мы наблюдаем резкое снижение познавательного интереса к изучению физики, что приводит некоторых преподавателей в состояние растерянности. Что же произошло и стоит ли предаваться панике?
Общественное внимание аналогично вниманию конкретного человека неустойчиво и постоянно переключается с одного объекта на другой. Такое переключение внимания не только закономерно, но и необходимо для нормального развития науки. Общественное внимание всегда связано с притоком в конкретную науку материальных и людских ресурсов. Это полезно для любой науки, но, с другой стороны, общественное внимание все время подгоняет, постоянно требуя все новых и новых открытий, не давая ученым спокойно остановиться и осмыслить достигнутое. В этой гонке отдельные разделы науки, отдельные научные коллективы и отдельные ученые опасно далеко отрываются от общего уровня научного мышления и, тем более, от научных представлений общественного сознания. Единая научная картина перестает складываться, единая наука рассыпается на отдельные, не связанные друг с другом представления. Новые научные достижения даются все более и более дорогой ценой и становятся все более редкими. В этот момент общественное внимание переключается на другие науки, которые на данном историческом этапе созрели для определенного рывка.
Физики не могут пожаловаться на отсутствие общественного внимания. Наоборот, общественное внимание слишком долго было к ним прикова-
_4-
но. Физики избалованы вниманием. И, надо отдать им должное, они совершили настоящий переворот в научном понимании основ мироздания. Неоспоримо влияние современной физики на технический прогресс. Но настал момент, когда общественное внимание не ожидает больше серьезных открытий в физике в ближайшее время. Более того, физики несколько разочаровали общество изобретением атомного оружия, загрязнением природы радиоактивными отходами и слишком большими расходами на свои эксперименты. В настоящее время общественное внимание повернулось к генетике и гуманитарным наукам. Это не трагедия. Просто, пришло время спокойно и не спеша во всем разобраться и выполнить ту работу, которая должна подготовить следующую научную революцию в физике. Такая работа происходит при отсутствии общественного внимания, как бы в общественном подсознании, и когда в науке созревают условия для новой революции, это для общества происходит всегда немного неожиданно. Мы можем сказать, что падение интереса к физике, которое мы наблюдаем в настоящее время, связано, во-первых, со своеобразием исторического момента, которое переживает сейчас Россия. Во-вторых, такое падение интереса и переключение общественного внимания с одного предмета на другой является закономерным и объективным процессом, который происходит и будет происходить в дальнейшем.
Конечно, работать в таких условиях существенно сложнее, а учить детей физике по-прежнему необходимо. Ждать, когда ситуация изменится в лучшую сторону, недопустимо, особенно, если принять во внимание две отличительные черты нашего времени: попытку перевести общество на капиталистический способ производства и перейти к демократической форме управления.
В этих условиях отставание общественного научного сознания от передовых достижений науки становится особенно опасным. Современная наука обладает огромной как созидательной, так и разрушительной силой. В условиях частного производства редкий собственник откажется от использования
нового научного достижения, если оно сулит огромный перевес в конкурентной борьбе, даже если он смутно представляет себе все последствия использования этого открытия. Общество, осознавая эту опасность, пытается наложить ограничения на применение некоторых открытий (строительство ядерных электростанций, клонирование человеческих органов), но для того, чтобы эти ограничения были обоснованы и не нанесли ущерба развитию науки и производству, необходим более высокий уровень научного мировоззрения, общественного сознания. Общий уровень образования должен как можно скорее подниматься до осознания самых последних достижений в науке. Ведь при демократической форме правления депутаты, которые в большинстве своем не являются ни физиками, ни учеными, решают и будут решать, какие средства должны быть выделены для поддержания и развития образования и науки.
Все научные достижения должны как можно скорее становиться всеобщим достоянием. Чем быстрее это будет происходить, тем меньше шанс, что какое-нибудь открытие попадет к морально нечистоплотным людям, которые используют его в разрушительных целях.
Наука только тогда является всеобщим благом, когда становится всеобщим достоянием.
Таким образом, при несомненном падении интереса к физике, которое связано с объективными закономерностями функционирования общественного внимания и особенностями исторических условий, сложившихся в настоящий момент в России, возрастает потребность в более быстром и качественном освоении все более широкими слоями общества самых последних ее достижений, которое, в свою очередь, невозможно при низком уровне интереса.
В силу этого повышается роль педагогики. Требуются новые исследования, новые идеи, новые теории, новые взгляды на то, как в этих условиях сохранить, а может быть даже и поднять интерес к изучению одной из самых
древних, фундаментальных, основополагающих, имеющих огромное мировоззренческое значение наук - физики.
Вторая проблема, так же порожденная духом нашего времени, заключается в глубоком отрыве уровня имеющейся в школах учебной лабораторной техники от мира высококачественных и красивых вещей, который уже стал привычным для большинства современных учащихся. Те из учителей, кто в состоянии делать что-то своими руками, выходят из положения за счет самодельных приборов, изготовленных из пластиковых бутылок, медицинских флаконов, проволочек и т. д. Описание таких приборов можно найти практически в каждом номере журнала "Физика в школе". Приведем только два очень характерных названия подобных статей: "Физические приборы из шариковой ручки" и "Опыты и наблюдения с использование подручных средств" [186; 103]. Лабораторное оборудование социалистического образца, по большей части морально и физически устаревшее, дополненное грубыми самоделками, скорее способно вызвать разочарование, нежели способствовать повышению познавательного интереса к науке. А ведь физика - наука экспериментальная, как любит говорить А.В. Усова. Без демонстрационных опытов, лабораторных работ, решения экспериментальных задач обучение физике невозможно.
Третья проблема, которая интересовала нас в этом исследовании, не является новой. Скорее она является классической проблемой при изучении курса физики, как школьного, так и вузовского. Эта проблема связана со сложностью и большим объемом учебной деятельности по решению физических задач. Вот как об этом пишет А.В. Усова: "За время обучения в школе учащиеся решают около тысячи физических задач и затрачивают на них примерно треть учебного времени. И это правомерно: без решения задач курс физики не может быть усвоен" [98]. Введение государственного Единого экзамена еще более усугубило эту проблему. Теперь, когда знания по физике оцениваются только на основании умения решать физические задачи, можно с уверенностью сказать, что учебная деятельность по решению физических
задач стала доминирующей. В условиях же общего спада интереса к предмету это может стать непреодолимой преградой в изучении физики. Отсюда непосредственно следует, что наряду с усилиями по поддержанию интереса к самому предмету, необходимо предпринять попытки по воспитанию интереса к тому виду учебной деятельности, без которой изучение предмета невозможно — к решению физических задач. В то же время, проблема воспитания интереса к этому виду учебной деятельности не освещена в методической и научной литературе.
Перечисленные противоречия решаются на сегодняшний день стихийно, без должного осознания и не всегда адекватными средствами. Методы воспитания интереса все больше подменяются методами принуждения (надо, без этого нельзя). Возрастание роли умения решать задачи приводит к увлечению решением большого количества различного типа задач и в школе, и в различных подготовительных организациях, и при посредстве частного репетиторства, что, в свою очередь, приводит к полному вытеснению учебного эксперимента из учебной деятельности. Этому способствует и отсутствие необходимого оборудования. Попытки отдельных организаций возместить недостаток такого оборудования носят случайный, научно необоснованный характер. В результате учебным заведениям часто под видом последних достижений учебной техники предлагается оборудование, учебная ценность которого вызывает сомнения.
Перечисленные противоречия позволяют сделать вывод об актуальности научного исследования, направленного на их разрешение. Однако они носят слишком глобальный характер и не могут быть преодолены в рамках одного исследования. В связи с этим, нами была выделена проблема, решение которой хотя и не устраняет указанные противоречия полностью, может считаться определенным вкладом на этом пути:
поднять интерес к решению физических задач, одновременно повысив роль учебного эксперимента в учебной деятельности.
Отсюда естественным образом возникла идея использовать учебный эксперимент при обучении решению физических задач, что автоматически приводит к повышению его роли за счет расширения сферы его применения. После этого была сформулирована более узкая и частная проблема, которая и стала проблемой настоящего исследования: возникновение и развитие интереса учащихся к решению физических задач и методы воздействия на него средствами учебного эксперимента.
Тему нашего исследования мы сформулировали следующим образом: "Методика формирования интереса учащихся к решению физических задач средствами учебно-экспериментального конструктора (на примере механики)".
Соответствующим образом была сформулирована основная цель исследования: разработка методики повышения интереса учащихся к решению физических задач средствами учебного эксперимента и создание опытного образца необходимого для этого оборудования.
Объектом исследования является процесс обучения учащихся решению физических задач.
Предмет исследования: методы повышения интереса учащихся к решению физических задач средствами учебного эксперимента.
В основу исследования, направленного на достижение сформулированной нами цели, была положена следующая гипотеза.
Учебный эксперимент позволяет повысить интерес учащихся к решению физических задач, если методика обучения решению физических задач направлена на формирование умения оперировать мысленными моделями физических явлений и материальных объектов, представленных в задаче, при использовании учебно-экспериментального оборудования, основанного на принципе "конструктора", так как:
- мысленные действия с идеальными моделями задачной ситуации (мысленное моделирование) способствуют нахождению идеи решения задачи и повышают эмоциональную глубину переживания успеха;
- оборудование типа "конструктора" позволяет выполнять с материаль
ными моделями действия, свойственные мысленному моделированию.
При этом под заданной ситуацией мы вслед за Н.Н. Тулькибаевой по-
' нимаем ситуацию, описанную в условии задачи.
Исходя из цели и гипотезы в работе ставились следующие задачи:
На основании анализа современных психологических и педагогических концепций установить причины и условия возникновения интереса к решению физических задач.
Определить возможности учебного эксперимента по формированию
интереса учащихся на каждом этапе деятельности по решению физических
I*
задач.
3. Разработать методику обучения учащихся решению физических за
дач, направленную на развитие их интереса средствами физического экспе
римента.
4. Сформулировать методически обоснованные требования к учебному
оборудованию, которое необходимо для экспериментального сопровождения
деятельности по решению физических задач, спроектировать и изготовить образец такого оборудования.
5. Произвести экспериментальную проверку эффективности разрабо
танной методики.
Теоретико-методологическими основами исследования являются:
на философском уровне - научная теория познания, теория отражения;
на общенаучном уровне - системный подход, теория поэтапного формирования умственных действий, теория развивающего обучения, психологическая теория деятельности, психологическая теория творческой дея-
ф тельности;
- на частнонаучном уровне - концепция содержания общего среднего
образования, теория формирования у учащихся научных понятий и учебных
умений, теория проблемного обучения, теория обучения решению задач по физике.
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:
теоретический и исторический анализ проблемы на основе философской, психолого-педагогической и методической литературы, имеющей отношение к теме исследования;
теоретический синтез, аналогия, абстрагирование и конкретизация, теоретическое моделирование;
педагогическое наблюдение, опрос, анкетирование, педагогический эксперимент в различных видах.
Диссертационная работа является итогом исследовательской работы в течение длительного периода с 1999 по 2003 годы, в котором достаточно условно могут быть выделены три этапа.
Первый этап (1999 - 2000 гг.) являлся поисковым. В этот период была сформулирована цель исследования, определены объект и предмет исследования. На данном этапе определялись методологические и теоретические основы исследования, анализировалась философская, психолого-педагогическая и методическая литература по проблеме исследования. Была выявлена психологическая роль интереса и способы педагогического воздействия на него при обучении решению физических задач. Сформулированы общие требования к специальному учебному экспериментальному оборудованию, предназначенному для использования при обучении решению физических задач.
Второй этап (2000-2001 уч. год) - конструкторский. Основное внимание на этом этапе уделялось уточнению содержания учебного набора, который мы назвали "Эксла" - экспериментальная лаборатория. Принцип модульности приобрел конкретное воплощение в "базовом" комплекте. На этом этапе были сконструированы основные узлы и детали набора. Создавались чертежи, дорабатывалась конструкция деталей, шел поиск наиболее поучи-
тельных и интересных задач различного типа, в том числе, экспериментальных задач и учебных экспериментальных исследований. В процессе лабораторного педагогического эксперимента при широком участии студентов ЮУрГУ отрабатывались методы работы с оборудованием.
Третий этап (2001-2003 уч. год) - проверочный. Проводился контрольный эксперимент, в ходе которого проверялись приемы и методы воздействия на интерес учащихся к решению физических задач. Осуществлялась проверка разработанной методики. Была проведена статистическая обработка и обобщены результаты педагогического эксперимента. Сформулированы в окончательном виде результаты исследования. Педагогический эксперимент проводился на базе учебного подготовительного центра для учащихся 9-11 классов "Абитуриент" и кафедры общей и теоретической физики Южно-Уральского государственного университета.
За предоставленную возможность и практическое содействие в проведении эксперимента мы выражаем нашу признательность и. о. зав. кафедры общей и теоретической физики д.ф.-м.н., профессору В.П. Бескачко и директору учебного центра В.А. Ахлюстину.
Научная новизна исследования заключается в том, что:
В деятельности по решению физических задач выделен этап, освоение которого приводит к формированию устойчивого интереса к данному виду учебной деятельности - мысленное моделирование задачной ситуации.
Выделены два этапа в освоении мысленной модели физического явления и материальных объектов:
а) этап построения и первоначального освоения мысленной модели;
б) этап освоения рациональных способов действий с мысленной мо
делью.
Определены особенности использования учебного эксперимента при обучении решению задач на каждом из этапов освоения мысленной модели физического явления и материальных объектов.
Обоснована возможность и необходимость применения учебного эксперимента на всех этапах обучения решению физических задач (за исключением чисто исполнительских) в целях привлечения интереса к этому виду деятельности.
Создана научно обоснованная методика использования учебного эксперимента для формирования интереса к учебной деятельности по решению физических задач.
5. Сформулированы общие требования к учебному оборудованию, спе
циально предназначенному для использования при обучении решению задач
по физике.
Теоретическая значимость исследования.
Определены дидактические функции учебного эксперимента на различных этапах решения физических задач.
В ходе исследования проведен психолого-педагогический анализ формирования интереса учащихся к процессу решения физических задач как педагогического явления. Уточнена роль воображения и подсознания при решении физических задач и их влияние на развитие интереса учащихся к этой деятельности (условия протекания явления). В качестве одной из закономерностей этого явления было выделено следующее:
создание условий для систематического самостоятельного поиска и нахождения идеи решения задачи учащимися в результате мысленного моделирования задачной ситуации ведет к формированию устойчивого интереса к решению задач.
Практическая значимость исследования заключается:
в создании учебного комплекта по механике "Эксла", в котором реализована идея конструктора, и на который было получено авторское свидетельство "Лабораторно-демонстрационный комплект по физике";
в создании методических рекомендаций по использованию учебного конструктора "Эксла" при обучении решению задач по механике;
- в положительном влиянии разработанной методики на формирование
у учащихся интереса к решению и умения решать физические задачи;
- во внедрении в практику обучения результатов исследования.
Апробация работы проходила на: практических занятиях в учебном
центре "Абитуриент", лабораторных занятиях в ЮУрГУ; через публикации и выступления на:
заседаниях и семинарах кафедры теории и методики обучения физике ЧГПУ (с 1999г.);
республиканской VIII научно-практической конференции "Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов" (14-16 мая 2001, г. Челябинск);
международной научно-практической конференции "Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики в современных условиях" (13-14 апреля 2002, г. Екатеринбург);
седьмой и восьмой всероссийских научно-практических конференциях "Учебный физический эксперимент: актуальные проблемы. Современные решения" (2002 и 2003, г. Глазов, Удмуртия).
Достоверность и обоснованность полученных результатов обеспечивается: системным подходом к разрешению проблемы; методологической обоснованностью научных положений; философским и психологическим анализом теории и методики обучения решению задач по физике; учетом современных достижений в педагогике и психологии творческой деятельности; комплексом методов педагогического исследования, адекватных его задачам; подтверждается итогами проведенного педагогического эксперимента, а также личным участием автора в опытно-экспериментальной работе.
На защиту выносится:
1. Методика использования учебного комплекта "Эксла" в целях формирования интереса к учебной деятельности по решению физических задач, которая предполагает:
- создание условий для самостоятельного поиска и нахождения идеи
решения задачи учащимися в результате интенсивной деятельности на осно
ве мысленного моделирования задачной ситуации;
* - формирование умений, связанных с осуществлением мысленных дей-
ствий на основе деятельности с учебно-экспериментальным комплектом "Эксла" на различных этапах решения задач и различных стадиях освоения действий с мысленными моделями физических явлений и материальных объектов.
2. Разработанный автором учебный комплект по механике "Эксла", специально предназначенный для использования при обучении решению физических задач и удовлетворяющий сформулированным нами научно обоснованным методическим требованиям к такому типу оборудования.
class1 ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
УЧЕБНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА ДЛЯ РАЗВИТИЯ ИНТЕРЕСА УЧАЩИХСЯ К РЕШЕНИЮ ФИЗИЧЕСКИХ ЗАДАЧ class1
Понятие интереса в психологии
Начиная этот раздел, невозможно не привести достаточно длинную выдержку из книги Льва Выготского "Педагогическая психология", которая содержит, с одной стороны, одно из определений интереса, о котором мы по ведем разговор в этом разделе, с другой стороны, является ключом к пониманию проблемы интереса.
"Основной формой проявления инстинкта в детском возрасте является интерес, то есть особая нацеленность психического аппарата ребенка на тот или иной предмет. Интересы имеют универсальное значение в детской жизни. Все, что мы делаем, даже самое неинтересное, говорит Торндайк, мы делаем все же из интереса, хотя бы из отрицательного интереса - боязни неприятности. Таким образом, интерес - как бы естественный двигатель детского поведения, он является верным выражением инстинктивного стремления, указанием на то, что деятельность ребенка совпадает с его органическими потребностями. Вот почему основное правило требует построения всей воспитательной системы и всего обучения на точно учтенных детских интересах.
Психологический закон гласит: прежде чем ты хочешь призвать ребенка к какой-либо деятельности, заинтересуй его ею, позаботься о том, чтобы обнаружить, что он готов к этой деятельности, что у него напряжены все силы, необходимые для нее, и что ребенок будет действовать сам, преподавателю же останется только руководить и направлять его деятельность. Даже внешняя мимика интереса показывает, что интерес означает не что иное, как расположение и приготовление организма к известной деятельности, сопровождаемое общим повышением жизнедеятельности и чувства удовольствия" [31, с. 84].
Важность учета интересов учащихся в обучении подчеркивает и Алексей Николаевич Леонтьев.
"Чем интереснее для ребенка учебный материал, тем легче он усваивается им и тем легче запоминается. Проблема интереса, как и проблема внимания, принадлежит, таким образом, к числу психологических проблем, важнейших для практической педагогики. Но, как и проблема внимания, она нуждается в дальнейшем анализе, ибо, как и внимание, интерес есть не более чем явление, сущность и основание которого еще должны быть найдены" [78, с. 292].
В современной психологии интерес определяют и как инстинкт, и как эмоцию, и как чувство. В этом разделе в центре нашего внимания будет находиться интерес прежде всего как переживание, которое испытывает человек при выполнении интересной работы. Интерес в этом смысле совпадает скорее с эмоцией или чувством и может быть назван эмоциональным интересом в противовес интересу рациональному, который связан с целеобразую-щей деятельностью сознания или мышления.
Эмоции, так же как и инстинкты, не контролируются сознанием. Человека можно заставить учиться, но нельзя заставить его испытывать интерес. Для того, чтобы найти пути воздействия на эмоцию интереса необходимо глубокое понимание его роли и места в психической структуре человйсасовременной психологии психика определяется "как свойство живой высокоорганизованной материи, заключающееся в способности отражать своими состояниями окружающий объективный мир в его связях и отношениях" [149, с. 16].
Психологи выделяют две основные функции психики:
1. Отражение окружающего мира.
2. Регуляция поведения и деятельности живого организма в целях обеспечения его выживания.
Существуют разные подходы к пониманию того, кому присуща психика:
1. Антропопсихизм (Декарт) - психика присуща только человеку.
2. Панпсихизм (французские материалисты) - всеобщая одухотворенность природы.
3. Биопсихизм - психика - это свойство живой природы.
4. Нейропсихизм (Ч. Дарвин) - психика свойственна только организмам, которые имеют нервную систему.
5. Мозгопсихизм (К.К. Платонов) - психика только у организмов с трубчатой нервной системой, имеющих головной мозг.
6. Критерием появления зачатков психики у животных считается появление зачатков чувствительности (А.Н. Леонтьев).
С развитием нервной системы появились рефлексы, определяемые как более специфические и более точные реакции на раздражение тех или иных рецепторов или органов чувств.
Требования к учебному комплекту и перспективы его дальнейшего развития
При создании нашего комплекта мы опирались, прежде всего, на те требования к экспериментальному оборудованию, к которым мы пришли в результате теоретического анализа, выполненного в первой главе нашей диссертации. На настоящем этапе, однако, мы ставили перед собой задачу создания базового, основного набора, ориентированного на решение задач механики. Задача создания уменьшенных копий комплекта для фронтальной самостоятельной работы учащихся на данном этапе не ставилась, хотя и рассматривалась нами как перспективная.
Кроме собственных теоретических выводов, мы также опирались на опыт других авторов, работы которых оказали решающее влияние на раскрытие роли и возможностей учебного эксперимента и привлечению к нему пристального внимания педагогов. Из них, прежде всего, хочется отметить В.В. Майера, В.Г. Разумовского, С.Ф. Покровского, Е.С. Объедкова, О.Ф.Кабардинаидр. [88; 50; 62; 181; 5; 92; 6; 162; 187; 105; 122; 117]. Кроме того, нами был использован опыт оптических лабораторий, в частности, некоторые решения, ставшие практически стандартными для научно исследовательских лабораторий оптического профиля. Как оказалось, такие узлы и детали прекрасно подходят для создания механических конструкций. Это позволяет надеяться, что со временем комплект будет расширен естественным образом для работы с оптическими задачами. Универсальный подход, положенный в основу универсальной опорной конструкции и основных крепежных элементов, является серьезной предпосылкой дальнейшего развития комплекта в целях добавления новых возможностей, охватывающих и другие разделы физики. Все это вселяет уверенность, что из нашего набора может вырасти действительно настоящая многоцелевая школьная лаборатория.
По существу комплект и задуман как первое звено в создании такой лаборатории или первый ее модуль - базовый модуль. Базовый модуль состоит из универсальных крепежных элементов, являющихся общими для всех последующих модулей, и широкого набора типовых деталей и узлов (гири, ролики, динамометры, пружины...), ориентированных на различные разделы механики.
Универсальные крепежные элементы, входящие в состав базового модуля, состоят из опорной рамы и универсальных зажимов, рейтеров, стержней.
Опорная рама, в зависимости от педагогической задачи, может либо подвешиваться на школьной доске (подвесной вариант), что удобно для проведения демонстрационных опытов и работе над задачами, либо устанавливаться на столе (настольный вариант), либо укладываться горизонтально на столе (горизонтальный настольный вариант).
Настольный вариант является более привычным. Он позволяет использовать комплект не только для проведения демонстрационных экспериментов, но и для проведения лабораторно-практических работ. Настольный горизонтальный вариант может оказаться более удобным для изучения кинематики некоторых плоских механизмов.
При конструировании опорной конструкции мы исходили из принципов простоты, минимальной стоимости, универсальности, удобства обслуживания, современного дизайна, расширяемости. В соответствии с последним требованием, устройство рамы позволяет собирать не только перечисленные ее варианты, но и множество других, в том числе и пространственные конструкции любой сложности. Особо хочется остановиться на подвесном варианте.
Для чего нужен подвесной вариант?
1. Вся архитектура всех классных комнат спроектирована таким образом, что векторы внимания всех присутствующих в классе концентрируются на школьной доске. Планшеты, расположенные на боковых стенах, могут годами висеть, не привлекая к себе внимания, но все что находится на школьной доске, сразу замечают все.
2. Большинство задач школьной и институтской физики и механики являются плоскими и идеально ложатся в плоскость школьной доски.
3. Поскольку конструкция в собранном виде располагается в непосредственной близости к доске, учитель может дополнить ее своими рисунками, обозначениями и надписями по мере объяснения. Конструктор, расположенный в плоскости доски, расширяет традиционные возможности доски.
Однако, несмотря на перечисленные достоинства и принципиальную возможность, использование подвесного варианта в настоящее время затруднено по техническим причинам: отсутствие единого стандарта на школьные доски препятствует созданию простого, надежного и универсального устройства для крепления опорной рамы на доске.
Принципу расширяемости, который мы сформулировали в первой главе, мы придаем особое значение. Он позволяет развивать и совершенствовать конструкцию эволюционно, не заменяя каждый раз при возникновении новой педагогической идеи всего того, что уже сделано, а добавляя новые возможности, в частности, за счет специальных модулей. Специальные модули, с созданием которых мы связываем дальнейшее развитие идеи универсальной учебной лаборатории, предназначены для использования совместно с базовым, так как они не содержат универсальный крепежный комплекс. Специальные модули предполагается создать по отдельным разделам физики: оптике, кинематике, динамике, электродинамике, электрическим цепям, гидростатике, плоским механизмам и др. Каждый отдельный комплект должен храниться в отдельном ящике унифицированных размеров, что позволит создать единый стеллаж для хранения всего комплекса.
Методика проведения педагогического эксперимента
Мы остановились на двух методах: анкетировании и наблюдении за косвенными признаками проявления интереса к учебной деятельности по решению физических задач.
Педагогический эксперимент состоял из трех этапов — констатирующей части, созидательно-преобразующего и контрольного эксперимента.
Первый этап (2000 - 2002 гг.) созидательно-преобразующий эксперимент.
Эта часть педагогического эксперимента оказалась самой трудоемкой и продолжительной. Хотя хронологически созидательно-преобразующий эксперимент начался в самом начале нашего исследования и продолжался до последнего момента, основная часть работы была выполнена к сентябрю 2002 г. На этом этапе к работе широко привлекались студенты различных специальностей ЮУрГУ. В ходе этой части эксперимента отрабатывались элементы методики, подбирались и изобретались новые задачи, усовершенствовались узлы и детали комплекта. В результате этой работы возможности комплекта существенно расширились. Первоначально рассчитанный только на работу в области задач статики, комплект теперь позволяет решать многие задачи динамики и кинематики. Улучшилась конструкция опорной рамы. Были добавлены некоторые простые детали. Составлен альбом с описанием. Была отработана идея задания экспериментальных задач на дом, с последующим проведением опытов в классе.
Второй этап (октябрь 2002 г.) констатирующий эксперимент.
Проводился на базе групп учебного центра "Абитуриент", и был совмещен с начальным этапом контрольного эксперимента.
Третий этап (сентябрь 2002 г. - декабрь 2003 г.) контрольный эксперимент состоял из двух частей. Сентябрь 2002 г. - декабрь 2002 г., контрольный эксперимент на базе учебных групп учебного центра "Абитуриент". Сентябрь 2003 г. - декабрь 2003 г., контрольный эксперимент на базе студенческих групп ЮУрГУ.
Для проведения педагогического эксперимента в "Абитуриенте" и ЮУрГУ использовались различные методики, поэтому и описание соответствующих этапов эксперимента и их результатов мы приводим отдельно.
Педагогический эксперимент на базе учебного центра "Абитуриент".
Как мы уже говорили, мы остановились на двух методах: анкетировании и наблюдении за косвенными признаками проявления интереса учащимися. При подготовке анкет мы отталкивались от анкет и тестов, разработанных А.В. Усовой [163].
Анкетирование
Анкетирование является наиболее простым, доступным, дешевым, массовым и быстрым способом получения необходимой информации. Недостатком анкетирования является не всегда высокая достоверность результатов. Люди не всегда по разным причинам склонны быть искренними. Для преодоления этого недостатка используются в основном три различных приема. Первый прием заключается в создании тестов с очень большим количеством вопросов. В книге Г.Г. Воробьева "Человек - человек" [30] описан пример создания теста для получения психологического портрета личности, содержащий 900 вопросов. Сбитый с толку таким количеством, на первый взгляд, случайных вопросов, человек, даже не очень склонный к откровенности, периодически проговаривается. К тому же, среди этих девятисот вопросов содержатся вопросы, специально вставленные для контроля искренности. Для заполнения таких тестов, а также для их анализа затрачивается исключительно много времени, не говоря уже о времени, затраченной на их разработку, которая, к тому же, является серьезной научной и технической проблемой, при этом весьма дорогостоящей. Другой путь - вместо большого количества вопросов используют большое количество респондентов. Если очень боль тому количеству людей задать один и тот же вопрос, то даже при условии, что не все из них склонны дать правдивый ответ, мы можем рассчитывать на то, что среднестатистический ответ будет правильно отражать общественное мнение по данной проблеме. Этот путь связан с массовыми статистическими исследованиями, которые не всегда возможны. Третий прием связан с маскировкой целей анкетирования. Если человек не понимает, с какой целью задан тот или иной вопрос, он чаще готов дать правдивый ответ.
Принимая во внимание, что на подготовительных курсах учащиеся чувствуют себя более независимо и защищенно, чем в школе, мы рискнули задать вопросы, ответы на которые нас интересуют, практически напрямую. Неискренность - это защитная реакция. В условиях, когда человек чувствует себя достаточно защищенно, защитная реакция становится излишней. Как показал опыт, наши надежды оправдались.
В приложении мы приводим анкеты для выявления интереса к предметам, которые использовались нами в процессе педагогического эксперимента.
Анкете № 2 намеренно придана гипотетическая, не очень серьезная форма, чтобы расшевелить воображение, отвести подальше от стереотипов в ответах. На первые два вопроса учащиеся отвечают как бы не от своего имени (от имени президента, от имени министра, которыми они не являются), что также должно послужить большей откровенности в ответах.
Анкете № 3 "законспирирована" под типичную анкету, которые используют многие фирмы для улучшения обслуживания своих клиентов. Самыми важными для нас вопросами являются второй и третий. Если человек сознает, что у него есть вопросы по физике, на которые он хотел бы получить ответ, значит интерес к физике у него есть. Далее, экспериментальные задачи с применением комплекта "Эксла" выполнялись только по теме "механика". Сравнение ответов на этот вопрос в контрольных и экспериментальных группах для нас представляло существенный интерес.
