Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Основные понятия исследования и их теоретическое обоснование 9
1.1 Содержание термина «понятие» 9
1.2 Содержание выражения «усвоение понятий» 13
1.3 Понятия о физических объектах 20
1.4 Понятия о физических объектах, изучаемых в школьном курсе физики 36
1.5 Содержание выражения «воспроизведение объектов,
соответствующих понятиям» 54
Выводы к I главе
ГЛАВА II. Обобщенные приемы деятельности по воспроизведению объектов, соответствующих понятиям, в конкретных ситуациях 56
2.1 Обобщенный прием деятельности по воспроизведению вещественных объектов, соответствующих понятиям 56
2.2 Обобщенный прием деятельности по воспроизведению полевых объектов 62
2.3 Обобщенный прием деятельности по воспроизведению условий, при которых материальный объект может считаться идеализированным 66
2.4 Воспроизведение объектов, соответствующих понятиям об объектах, вводимых для математического описания физических явлений 70
2.5. Воспроизведение объектов, соответствующих по
нятиям о микрообъектах 77
Выводы ко II главе
ГЛАВА III. Методика формирования обобщенных приемов деятельности по воспроизведению объектов, соответствующих понятиям 74
3.1. Теоретические основы формирования у учащихся обобщенных приемов деятельности по усвоению понятий о физических объектах 74
3.2. Методика формирования обобщенного приема воспроизведения вещественных объектов, соответствующих понятиям 79
3.3. Методика формирования обобщенного приема деятельности по воспроизведению плевых объектов 94
3.4. Методика формирования обобщенного приема воспроизведения условий, при которых материальный объект можно считать идеализированным 97
3.5. Деятельность учителя и учащихся на различных этапах методики формирования обобщенных приемов воспроизведения объектов, соответствующих понятиям 101
3.6 Дидактические средства необходимые для обучения учащихся деятельности по воспроизведению объектов, соответствующих понятиям 103
Выводы к III главе
ГЛАВА IV. Педагогический эксперимент 106
4.1. Констатирующий эксперимент 106
4.2 Этапы проведения поискового и обучающего экспериментов 115
Выводы к IV главе
Заключение 120
Библиография... 121
Приложение 139
- Содержание термина «понятие»
- Обобщенный прием деятельности по воспроизведению вещественных объектов, соответствующих понятиям
- Теоретические основы формирования у учащихся обобщенных приемов деятельности по усвоению понятий о физических объектах
Введение к работе
Новый проект стандарта школьного физического образования предусматривает, что физика, как учебный предмет, должна обеспечить школьников не только знаниями, но и умениями ими пользоваться в различных ситуациях.
Многочисленные исследования и личное преподавание показывают, что большинство школьников усваивают знания формально: могут воспроизвести определения понятий, но затрудняются в выполнении деятельности с опорой на это знание.
Проблема усвоения знаний, а в частности научных понятий, неоднократно рассматривалась психологами, педагогами, методистами. Анализ их работ показал, что под термином усвоение знаний понимается, с одной стороны, человек, умеющий применять знания, и с другой стороны, процесс получения такого человека. Усвоение как процесс, предполагает организацию различных видов самостоятельной работы учащихся (лабораторный эксперимент, физический практикум, решение задач, конструкторские, технически, исследовательские работы). Цели, структура, содержание и методика проведения выделенных видов работ по применению физических знаний сложились под влиянием известных методистов А.В. Усовой, А.А. Покровского, И.И, Соколова, П.А. Знаменского, А.А. Ивановой.
Можно взять за основу утверждение, что человек, усвоивший знание -это человек, умеющий распознавать и воспроизводить конкретные ситуации, соответствующие содержанию знания. Выбор такой точки зрения обусловлен тем, что данные виды деятельности в существующем учебном процессе не организуются. Особенно это относится к воспроизведению объектов, соответствующих понятиям. Вместе с тем в педагогической литературе отмечается, что значительная часть школьников испытывают трудности в выполнении таких видов деятельности по воспроизведению конкретных
ситуаций, соответствующих понятиям. Отмеченные выше
недостатки характерны не только для школьников изучающих физику, но и для выпускников школ, абитуриентов ВУЗов. В то же время, умение выполнять данный вид деятельности является необходимым условием при решении многих физических задач. Например, чтобы решить любую задачу по механике, учащийся должен уметь целесообразно выбирать систему отсчета; чтобы найти ускорение свободного падения методом маятника, учащийся должен уметь изготовить маятник, соответствующий математическому; должен уметь подбирать физические объекты для экспериментального исследования их свойств, создавать и обнаруживать электрические, магнитные поля в любой точке пространства и др. Все выше сказанное указывает на актуальности темы диссертационного исследования.
Объектом нашего исследования был выбран процесс усвоения физических понятий учащимися средней школы.
Предмет исследования - процесс формирования у учащихся обобщенных видов деятельности по воспроизведению объектов, соответствующих понятиям, в конкретных ситуациях.
Гипотеза исследования заключается в том, что наиболее эффективное усвоение школьниками понятий о физических объектах будет в том случае, если они овладеют обобщенными приемами деятельности по воспроизведению объектов, соответствующих понятиям.
Целью исследования явилась разработка методики обучения учащихся деятельности по воспроизведению объектов, соответствующих понятиям, в конкретных ситуациях.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
уточнить содержание выражения «воспроизведение объектов, соответствующих понятиям»;
выделить обобщенное содержание деятельности по воспроизведению объектов, соответствующих понятию, в конкретных ситуациях;
разработать модель учебного процесса, в которой обобщенное содержание деятельности по воспроизведению объектов, соответствующих понятиям, явилось бы предметом специального усвоения;
проверить эффективность предложенной методики.
Методы исследования. L Теоретические методы:
изучение и анализ философской, методической и психолого-педагогической литературы по теме исследования;
анализ учебных программ и учебников по физике;
изучение и обобщение педагогического опыта;
моделирование учебных ситуаций проектируемом учебном процессе обучения учащихся деятельности по применению знаний о физических объектах.
П. Экспериментальные методы:
наблюдение за деятельностью учителя;
наблюдение за учебной деятельностью учащихся;
индивидуальны беседы с учителями и учащимися; анкетирование
педагогический эксперимент;
статистическая обработка результатов эксперимента.
Научная новизна диссертационного исследования. 1. Теоретически обосновано, что существуют четыре группы понятий о физических объектах, отличающихся друг от друга содержанием:
- понятия, в содержание которых указываются свойства объектов, получаемы или обнаруживаемые в результате физического явления;
- понятия, в содержании которых указывается источник физического объекта и способы его обнаружения;
III - понятия, в содержании которых указываются условия, при которых
материальный объект может соответствовать понятию;
.7-
IV - понятия, в содержании которых указываются способы воспроизведения объектов, вводимых для математического описания физических явлений.
Установлено, что группе понятий соответствует свой обобщенный прием воспроизведения объектов, соответствующих понятиям. Выделено три обобщенных приема: а) по воспроизведению вещественных объектов; б) по воспроизведению полевых объектов; в) по воспроизведению объектов, соответствующих понятиям об идеализированных объектах.
Разработана методика формирования обобщенных приемов деятельности по воспроизведению объектов с заданными в определении свойствами: а) определено место в школьном курсе физике для формирования обобщенных приемов; б) выработаны ориентиры для разработки учителями уроков по бучению учащихся воспроизведению объектов, соответствующих понятиям.
Практическая значимость исследования заключается в том, что: создана оригинальная методика обучения учащихся деятельности по воспроизведению объектов, соответствующих понятиям; разработаны сценарии уроков, на которых организуется обучение учащихся 8-П-х классов обобщенным приемам воспроизведения обетов, соответствующих понятиям;
составлены дидактические материалы для обучения учащихся данному виду деятельности.
Теоретическая значимость заключается в том, что найдено частное решение проблемы усвоения научных понятий - обучение учащихся обобщенным приемам воспроизведения объектов, соответствующих понятиям.
На защиту выносятся: 1. Обоснование необходимости использования в учебном процессе
обобщенных приемов воспроизведения объектов, соответствующих
понятиям;
*
Содержание обобщенных приемов деятельности по воспроизведению объектов, соответствующих понятиям;
Методика обучения учащихся деятельности по воспроизведению объектов, соответствующих понятиям.
U»
Содержание термина «понятие»
Понятия являются одной из главных составляющих любого предмета, в том числе и физики. Задача школы, учителя - обеспечить полноценное усвоение научных понятий. Однако в педагогических журналах, статьях анализирующих результаты приемных экзаменов в ВУЗы отмечается, что приобретенные учащимися школ знания формальны. Суть формализма заключается в том, что школьники воспроизводят определения понятий, но не умеют пользоваться ими при решении задач на применение этих понятий. В связи с этим в последнее время обсуждается ряд вопросов: что обеспечивает полноценное усвоение школьниками научных понятий? Каков критерий усвоенности? Для того, чтобы ответить на данные вопросы необходимо первоначально выяснить, что следует понимать под термином «понятие».
С этой целью мы проанализировали трактовку термина «понятие» в философской [36.40.124.125.206] и логической [16.25.26.30.32.33.58.65] литературе. Было установлено, что существует множество мнений о том, что следует понимать под «понятием». Например, Асмус В.Ф. определяет понятие как «мысль, отражающую существенные признаки предметов» [10.32]. Гетманова А. Д. считает, что понятие это «форма мышления, в которой отражаются существенные признаки одноэлементного класса или однородного класса предметов»[30.28], где под признаками понимается «то, в чем предметы сходны или отличны друг от друга»[26.28]. Войшвилло Е.К. отмечает, что такие определения данного термина схожи с определением суждения и рассматривать их как отображающих сущность понятия нельзя. Е.К.Войшвилло определяет понятие следующим образом: «Понятие есть мысль, представляющая собой результат обобщения (выделения) предметов или явлений того или иного класса по наиболее существенным признакам»[26.150].
Логика в понятиях различает объем и содержание. «Содержанием понятия называете совокупность существенных признаков, по которым происходит объединение данных объектов в единый класс»[186.188]. Существенными называются лишь те признаки объектов или явлений, «каждый из которых, взятый отдельно, необходим, а все вместе взятые достаточны для того, чтобы с их помощью можно было отличить (выделить) данный объект от всех остальных и обобщить однородные предметы в единый класс»[195.28].Так, например, в понятии сообщающиеся сосуды к таким свойствам относится следующее: сосуды, соединенные между собой в нижней части. Объемом понятия называют класс обобщаемых в нем предметов по объему понятия. В логике разделяются на единичные, общие и категории.
Содержание любого понятия описывается его определением. Термин «определение» был введен еще Аристотелем для обозначения «высказывания, объясняющего, что есть данная вещь» или « отчета о сущности вещи»[25.6]. Определить понятие - это значит, выразить в краткой форме основные и существенные признаки определяемого понятия, не исчерпывая всех его свойств и связей. Логика указывает приемы определения понятий, позволяющие раскрыть существенные признаки, не перечисляя подробно все. Есть несколько способов определения понятий. Основным из них является прием (правило), сформулированное Аристотелем определение через ближайший род и видовое отличие.
В данном способе определение начинается с указания рода, в который в качестве элемента включено определяемое понятие. При этом указывается ближайший род, в который данный вид входит. После того, как указан в определении род определяемого понятия, перечисляются его видовые признаки, которые являются необходимыми и достаточными для того, чтобы отыскать объект (явление) среди множества других или построить объект, предмет, соответствующий данному понятию.
Кроме того, в логике выделяется класс определений называемых генетическими. «Генетическое определение - это такое определение, когда указывается на происхождение предмета, понятие которого определяется, на тот способ, которым данный предмет создается»[195,30].Так, например, определяется угол падения светового луча: углом падения называется - угол, между перпендикуляром, восстановленным в точке падения светового луча, и падающим лучом. В определении такого рода также указываются ближайший род и видовые признаки.
В логике выделено ряд требований, которым должно удовлетворять определение понятия. Эти требования получили название правил определения понятий.
1. Определение должно быть соразмерным, то есть объем определяющего понятия должен быть равен объему определяемого понятия. Если это правило нарушается, то возникают логические ошибки в определении. Типы возникающих ошибок таковы
: а) широкое определение - объем определяющего понятия меньше чем объем определяемого понятия. Например, «Гравитация это взаимодействие двух материальных тел»[195.39]; б) узкое определение - определяющее понятие оказывается значительно уже определяемого. Например, «Динамометром называется прибор, главной частью которого является про градуированная пружина». В данном определении охватываются только пружинные динамометры, за пределами определения оказались гидравлические динамометры и динамометры с тензорными датчиками.
2. Родовой признак должен указывать ближайшее высшее понятие, не перескакивая через него. «Это правило запрещает брать при определении понятия более отдаленный род. Примером нарушения данного правила может служить такое определение: «Паровая турбина есть двигатель, преобразующий энергию пара в механическую»...вместо ближайшего рода «тепловой двигатель» взят отдаленный - «двигатель»[195.29].
3. Видовым отличием должен быть признак или группа признаков, свойственных только данному понятию и отсутствующих в других понятиях, относящихся к тому же роду
Обобщенный прием деятельности по воспроизведению вещественных объектов, соответствующих понятиям
Анализа понимания выражения «воспроизведение объектов, соответствующих понятиям» позволят видеть, что нельзя выделить обобщенный прием деятельности по воспроизведению, зная, лишь значение термина «воспроизведение» .Выясним, можно ли выделить обобщенный прием деятельности по воспроизведению объектов, соответствующих понятиям, используя содержание самих понятий. С этой целью проанализируем последовательно содержание понятий каждой из выделенных групп.
Так как в содержании понятий, относящихся к первой группе, указаны свойства создаваемые или обнаруживаемые в результате определенных физических явлений, то очевидно, зная определение понятия такого рода возможно лишь выделить те признаки, параметры, свойства, «... которыми объект должен обладать в обязательном порядке, чтобы соответствовать понятию о нем». Так, например, «...жидкость - вещество в конденсированном состоянии ... подобно твердому телу обладает малой сжимаемостью, большой плотностью, подобно газу, не имеет упругости формы и легко течет...»[148], «...заряженное тело - тело обладающее избыточным положительным или отрицательным зарядом. Обладает свойством создавать вокруг себя электрическое поле и действовать (посредством поля) на легкие предметы и другие заряженные тела[149]. Зная данные определения, человек, а в частности школьник, может выделить следующие свойства, которыми должен обладать создаваемый объект, чтобы соответствовать понятию физического объекта -для жидкости: 1) «...малая сжимаемость»; 2)«...не имеет упругой формы»; 3) «...легко течет». Для заряженного тела: 1)«...создавать вокруг себя -электричеекое поле»; 2) «...действовать на мелкие предметы»; 3) «...действовать на упругие тела». Очевидно, что знания признаков, свойств того или иного объекта позволит учащимся только распознать в конкретной ситуации объект соответствующий тому или иному понятию. Но для того, чтобы воспроизвести объект, соответствующий понятию в конкретных ситуациях, из предложенных средств необходимо знать способ создания объекта. Свойства же объекта будут в этом случае являться необходимым средством индикации полученного объекта.
Выясним, что является способом получения, создания вещественных макрообъекгов. Очевидно, что изначально существует некоторый материальный объект, обладающий определенными свойствами, характеризующими его начальное состояние. Данный объект, а точнее его свойства необходимо изменить так, чтобы он приобрел свойства, заложенные в определении объекта того, который необходимо получить в конкретной ситуации. Известно, что универсальная причина изменения состояния материального объекта -взаимодействие. В философии под взаимодействием понимается процесс взаимного влияния тел друг на друга, путем, переноса материи и движения. Взаимодействие определяет структуру данного объекта, а также само возникновение, существование и развитие в системе с другими объектами. Взаимодействие между объектами осуществляется в определенных условиях.
Таким образом, в основе способа создания вещественных материальных объектов, с заранее заданными свойствами лежит физическое явление -«изменение состояния некоторого материального объекта (назовем его МОЇ), причиной изменения которого является взаимодействие с другим материальным объектом (МОП). Взаимодействие МОЇ и МОП осуществляется в определенных условиях (УВ)»[21.27]. Следовательно, для того чтобы создать объект, соответствующий понятию, необходимо знать физическое явление, результатом которого будет объект со свойствами, заложенными в определении. Здесь необходимо заметить, во-первых, «подбор» физического явления зависит от параметров начального состояния материального объекта» во-вторых, судить о том, что физическое явление произошло человек может по изменению свойств материального объекта, а с другой стороны - физическое явление и есть причина изменения свойств объекта.
Итак, обобщенный прием воспроизведения объектов, соответствующих понятиям, относящихся к первой группе состоит из последовательности действий, представленных в таблице 3. Там же показано, как на основе этого выделенного приема возможно создать объект, соответствующий понятию «заряженное тело».
Теоретические основы формирования у учащихся обобщенных приемов деятельности по усвоению понятий о физических объектах
Для разработки методики формирования обобщенного приема деятельности по воспроизведению объектов соответствующих понятиям воспользуемся закономерностями теории деятельностного подхода в обучении. Как уже отмечалось, с этой точки зрения учение рассматривается как система определенных видов деятельности, выполнение которых приводит ученика к новым знаниям и умениям ими пользоваться. Деятельность, в свою очередь, состоит из системы действий, объединенных единым мотивом и совокупности обеспечивающих достижение цели деятельности, в состав которой они входят.
Исследования ТалызинойН.Ф., ГальперинаП.Я., Пантиной Н.С., Салминой Э.П. и других показали, что решающую роль в формировании действий играет именно ориентировочная основа деятельности, которая обеспечивает рациональный выбор единственно правильного решения. Эффективность ориентировочной основы деятельности зависит, во-первых, от ее содержания которое может быть существенно различным, во-вторых, от степени обобщения входящих в нее ориентиров и от полноты отражения в них условий, объективно определяющих успешность действий.
Необходимо отметить, что формирование действий зависит не только от содержания и меры обобщенности ориентировочной основы деятельности, но, а также как представлены ориентиры. П.Я.Гальпериным, Н.С.Пантиной было экспериментально установлено четыре вида представления ориентиров учащимся. Исследователями установлено, что содержание обобщенного прием деятельности раскрывается учащимися самостоятельно и является предметом специального усвоения, то затем оно используется школьниками в широком спектре задач.
Но, как было отмечено П.Я.Гальпериным, «какой бы ни была по качеству ориентировочная основа деятельности, и как бы ни была дана... она все-таки остается не более чем самим действием. Самого действия у нашего ученика еще нет, он вообще не производил его, а без выполнения действия ему нельзя научится»[29.449]. Поэтому необходимо уделить внимание методике формирования у учащихся обобщенных приемам деятельности, а в частности, деятельности по усвоению понятий о физических объектах. Психологами выделяется ряд этапов формирования умственных действий: мотивационный, этап составления ориентировочной программы деятельности, материальный внешнеречевой, этап внешней речи про себя и внутренней речи, что легло в основу теории поэтапного формирования умственных действий. 6 рассматриваемой теории этапы формирования действий и этапы усвоения знаний рассматриваются как единый процесс. Знания, как образы предметов, явлений материального мира никогда не существуют в голове человека вне какой-то деятельности, «занимая структурное место объекта действия, или входя в содержание его ориентировочной основы деятельности, или составляя цель действия и проходя те же самые этапы, что и деятельность в целом»[44,34].
Охарактеризуем коротко каждый из этапов формирования умственных действий. На первом этапе учащимся предлагаются задания, побуждающие к формулировке цели поставленной учебной задачи, и организуется соответствующий анализ этой ситуации. При этом, для того, чтобы мотивация была положительной, обычно используется создание проблемной ситуации, разрешение которых возможно с помощью того действия, к формированию которого намечено преступить.
На следующем этапе, учащиеся получают необходимые разъяснения о цели деятельности, его объекте, системе ориентиров. -матернальной или материализованной форме своих умственных действий.
Материальный этап характеризуется выполнением учащимися действий, располагая карточкой - предписанием с нанесенными на нее действиями». Школьники без труда выполняют действия, так как материальная форма действия открывает состав операций, входящих в каждое действие и последовательность их выполнения.
На четвертом этапе объектами действий являются материальные объекты, модели, схемы, но никаких изменений в этих объектах учащимися не производится - это действие теоретическое. Элементы действия проговариваются в слух или прописываются.
Далее действия выполняются беззвучно и без прописывания, проговаривая про себя. Действие, приняв умственную форму, быстро начинает сокращаться и автоматизироваться. С этого момента переходит в заключительный пятый этап - этап формирования действия во внутренней речи. Если действие выполнено полностью, то оно приобретает ряд характеристик (полнота выполнения операций, составляющих действие, освоенность, обобщенность).
