Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. РАЗРАБОТКА И МЕТОДИКА ПРЕПОДАВАНИЯ СПЕЦКУРСА «МОДЕЛЬ ГАРМОНИЧЕСКОГО ОСЦИЛЛЯТОРА В ФИЗИКЕ» В ЦЕПОЧКЕ НЕПРЕРЫВНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ШКОЛА - ВУЗ -СИСТЕМА ПОВЬІІІШНИЯКВАЛИФИКАЦИИ>> 21
1.1 Психолого-педагогические основы проектирования школьного спецкурса 21
1.2 Методологичекие основы проектирования трехступенчатого спецкурса в системе непрерывного образования 35
1.3 Концепция личностно ориентированной технологии обучения физике на специальных курсах 43
1.4 Содержание и методический комментарий к школьному спецкурсу «Модель гармонического осциллятора в физике» 53
1.5 Содержание и методический комментарий к спецкурсу «Модель гармонического осциллятора в физике» для студентов физической специальности педагогического вуза. 59
1.6 Содержание и методический комментарий к спецкурсу «Модель гармонического осциллятора в физике» для системы повышения квалификации учителей - физиков 69
ГЛАВА 2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ В ПРЕПОДАВАНИИ ФИЗИКИ 79
2.1 Моделирование как метод познания 79
2.2 Моделирование как один из методов преподавания 85
2.3 Применение моделирования к изучению физических процессов 93
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ВЛИЯНИЯ СПЕЦКУРСА «МОДЕЛЬ ГАРМОНИЧЕСКОГО ОСЦИЛЛЯТОРА В ФИЗИКЕ» НА КАЧЕСТВО ФИЗИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ ШКОЛЬНИКОВ 102
3.1 Теоретическое обоснование оценки качества образования. .. 102
3.2 Результаты внедрения спецкурса «Модель гармонического осциллятора в физике» в школьную систему научения физике 111
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 120
БИБЛИОГРАФИЯ 123
ПРИЛОЖЕНИЯ 144
- Психолого-педагогические основы проектирования школьного спецкурса
- Моделирование как метод познания
- Теоретическое обоснование оценки качества образования.
Введение к работе
Российское образование переживает в настоящее время глубокий кризис.
Оно является зеркалом экономики страны, поэтому, очевидно, ему присущи все
трудности, характерные для хозяйственного комплекса.
В последние годы отечественная система образования сдает свои позиции в области математики и естествознания. «Если, по данным второго международного исследования знаний учащихся по математике и естественным наукам 1990-91 года, наши школьники по качеству знаний занимали 4-5-е места, то по результатам третьего международного исследования мы оказались на 16-м месте. Мы почти потеряли преимущество, которым законно гордились многие годы» [58, с.8].
Отметим, что приведенные данные об отставании нашей страны в области подготовки школьников по математике и естественным наукам (физике, химии, биологии, географии) получены по состоянию на 1996 - 1997 учебный год и положение за истекшие 3 года не улучшилось.
«К настоящему времени сложился определенный международный стандарт общего среднего образования, рассчитанный на 12-летнюю среднюю школу. Так, 12-летний срок обучения в средней школе принят в США, Канаде, Японии, Швеции, Франции; в Германии, Чехии, Италии, Швейцарии - 13 лет, в Голландии - 14 лет. В нашей стране аналогичные по содержанию программы по основным учебным предметам изучают 10 - 11 лет, что порождает перегрузку учащихся, снижает качество их обучения, вредно сказывается на
здоровье. За последние 15 лет учебная нагрузка основной школы возросла в полтора раза, специалисты признают здоровыми только 10% школьников» [213, с.З].
Структура образования в отечественной средней школе за послевоенное время менялась трижды: был осуществлен переход от 7-летнего к 8-ми, а затем 9-летнему образованию в основной (неполной средней школе), от 10-летнего к 11-летнему образованию в полной средней школе. Тенденция увеличения сроков основного и полного среднего образования очевидна. Это обусловлено рядом факторов, главными из которых являются:
усиление роли общего среднего образования как фундаментальной научной базы для непрерывного образования человека;
повышение значения школьного образования как «среды» формирования общеинтеллектуальных, общеучебных, познавательных умений и навыков;
увеличение удельного веса наукоемких и высокотехнологичных производств, что значительно повышает требования к научному уровню подготовки в большинстве рабочих профессий.
«В большинстве развитых стран принят 12-летний срок обучения. Эта же тенденция проявляется в странах Балтии, в Беларуси, Узбекистане. Увеличение сроков получения среднего образования стало актуальной задачей для нашей страны» [213, с. 10].
Проведенные исследования [27,58,74,212], опыт работы школ дают основания полагать, что в ближайшем будущем сроки обучения в начальной школе будут увеличиваться. Первым шагом в этом направлении станет обязательный перевод всей начальной школы с трехлетнего на четырехлетнее обучение с началом обучения в 6 лет.
12-летняя школа, обновляя систему образования, в то же время сохраняет преемственность по отношению к накопленному опыту.
На первом 4-летнем этапе образования происходит становление личности младшего школьника, выявление и целостное развитие способностей, формирование у детей умений и навыков учебной деятельности, обучение чтению, письму, счету, основам личной гигиены и здорового образа жизни и так далее.
На втором этапе (5 - 10 классы) формируются духовное ядро личности, ее нравственные устои, ценностные ориентации. Основная школа должна подготовить человека к труду, дальнейшему образованию и личностному развитию, сформировать естественнонаучное и гуманитарное мировоззрение, обеспечить определенный уровень общекультурного развития, сформировать личностные качества, обеспечивающие его успешную социально-психологическую адаптацию в обществе.
На третьем этапе, в полной средней школе, предполагается, что учащийся либо выбрал будущую профессию, либо определил желаемый профиль обучения. Задача старшей школы обеспечить готовность выпускника к
6 непрерывному образованию, прежде всего к обучению в вузе. Таким образом,
она соответствует принятому в международной практике понятию
«предуниверсарий», задача которого - помочь выпускнику овладеть
различными видами познавательной и коммуникативной деятельности,
необходимыми для учебы в вузе. Перенос овладения этими видами
деятельности в старшую школу резко повысил бы и эффективность вузовского
образования, так как длительный период уходит на адаптацию вчерашнего
школьника к условиям и требованиям вуза [53].
Сегодня общество ставит перед школой новые задачи, одна из которых -формирование активной творческой личности, способной самостоятельно решать разнообразные задачи, зачастую с неопределенными начальными условиями. Это означает, что необходим принципиально новый подход к обучению и воспитанию учащихся, переход от обучения к образованию, под которым следует понимать обучение не столько конкретным предметам, сколько способам приобретения знаний в тех или иных областях [7,58,61,85,216].
Школа 2005 - 2010 гг. должна готовить, во-первых, к жизни в условиях экономической, политической, мировоззренческой свободы и возрастающей ответственности за самостоятельный выбор и поведение; во-вторых, в условиях неизжитых противоречий переходного периода развития нашего общества. Поэтому актуальной становится проблема содержательного пересмотра образования. Очевидно, что переход на 12-летнее обучение не должен
превратиться в механическое прибавление двух лет или одного года к существующим учебным планам начальной, основной и полной средней школы, а требует обновления содержания с учетом возрастных и индивидуально-психологических способностей и интересов школьников, их социальных притязаний, права на выбор образовательных траекторий, формирования способов и средств деятельности, преодоления изолированности образования от других сфер общественной практики.
Переход к 12-летней школе объективно требует переводить образовательный процесс на технологический уровень[25,97,145-147,176]. При этом могут и должны быть использованы личностно ориентированные педагогические технологии. Мера их эффективности зависит от того, в какой степени полно представлен в них человек, как учтены его возрастные и индивидуально-психологические особенности, каковы перспективы их развития[3 0,66,78,170,171,216,217]. Отсюда - «приоритет субъективно-смыслового обучения по сравнению с информационным, диагностика личностного развития, ситуационное проектирование, включение жизненных проблем в контекст учебных задач. Личностно-ориентированное обучение предусматривает по сути своей дифференцированный подход к обучению с учетом уровня интеллектуального развития школьника, его подготовки по данному предмету, его способностей и задатков» [21, с. 69]. Для реализации данного подхода важно, прежде всего, определиться с приоритетами в области педагогических технологий. Среди разнообразных направлений в области
s педагогических инноваций наиболее адекватными поставленным целям
являются:
«обучение в сотрудничестве»[140];
метод проектов[ 186,219];
разноуровневое обучение[41,63,64,82,83,144].
Эти технологии наиболее легко вписываются в учебный процесс в условиях классно-урочной системы, могут не затрагивать содержания образования, которое определено государственным стандартом и государственными программами для базового уровня. Кроме того, это педагогические технологии гуманистические не только по своей философской и психологической сути, но и в нравственном аспекте, обеспечивающие успешное усвоение учебного материала всеми учениками, их интеллектуальное развитие, самостоятельность, доброжелательность по отношению друг к другу.
Переход массовой школы от традиционного обучения к развивающему, учитывающему личностный опыт обучаемого, его потребности, мотивацию учения и психологические особенности каждого ребенка, невозможен без корректив подготовки и переподготовки учительских кадров.
Таким образом, с одной стороны новой парадигмой педагогической науки становится проектирование образования, направленного на саморазвитие, когда обучаемый рассматривается не только как объект педагогического воздействия, но и как субъект самостоятельной познавательной деятельности; повышаются требования к качеству физического образования, как основы для овладения
техническими специальностями; возникают тенденции к усложнению содержания физического образования, связанному с широким внедрением последних достижений физической науки в практику (использование наукоемких технологий в производстве и повышение техногенности жизни); с новой остротой встает вопрос о формировании у каждого школьника целостного восприятия окружающего мира, естественнонаучного мировоззрения. С другой стороны массовая школа остается преимущественно авторитарной, в ней преобладают репродуктивные методы обучения; образовательный процесс в школах и педагогических вузах не обеспечен достаточной материально-технической базой, парк приборов практически не обновляется, учебников не хватает; существование одновременно почти двух десятков разнохарактерных программ обучения физике под девизом демократизации образования приводит к выхолащиванию содержания его естественнонаучной компоненты; школьная администрация, зачастую из коммерческих соображений, вводит в учебный план новые предметы, за счет чего уменьшается количество учебного времени, отводимого на изучение предметов естественнонаучного цикла, в том числе и физики - это приводит к тому, что образование приобретает мозаичный, поверхностный характер.
Реформа школьного образования требует перехода его на двенадцатилетнее обучение, поиска новых путей формирования у учащихся навыков самообразования и самоопределения, переориентации
образовательной парадигмы на методы организации познавательной деятельности учащихся.
Совершенствованию школьного, вузовского и послевузовского физического образования на современном этапе посвящены работы ученых -методистов СИ. Архангельского, В.А. Бетева, В.А. Гусева, Ю.И. Дика, Н.М. Зверевой, А.А. Зиновьева, СЕ. Каменецкого, Г.П. Корнева, Ю.А. Кустова, А.С Ломоносова, В.М. Митлина, В.Г. Разумовского, Г.Н. Степановой, Л.С. Хижняковой, И.А. Шунина и др. В работах этих ученых отмечается, что школа 2005 - 2010 гг. должна формировать активную творческую личность, способную самостоятельно решать разнообразные задачи, часто с неопределенными начальными условиями. Это означает, что необходим принципиально новый подход к обучению и воспитанию учащихся, переход от обучения к образованию, под которым следует понимать обучение не столько конкретным предметам, сколько способам приобретения знаний в тех или иных областях. Этот подход может быть реализован более широким внедрением в школьную практику научных методов познания, таких как метод моделирования физических явлений и процессов.
Актуальность исследования обусловлена недостаточной методической проработанностью преподавания раздела «Колебания и волны» школьного курса физики. Содержание этого раздела ограничивается рассмотрением механических и электромагнитных колебаний на примерах математического и пружинного маятников и идеального колебательного контура. Явление резонанса традиционно рассматривается на качественном уровне.
11 Вместе с тем колебания - самый распространенный тип движения в
природе. Теория колебаний на сегодняшний день - одна из самых стройных и
проработанных, ее методы исследования широко используются во всех
областях физики. Основополагающая модель теории колебаний - модель
гармонического осциллятора - носит универсальный характер. Эта модель
лежит в основе классической теории теплоемкости твердого тела, теории
дисперсии и поглощения света, описания многих процессов, происходящих в
плазме и так далее.
Таким образом мы имеем явные противоречия между
широким использованием во всех областях физической науки основной модели теории колебаний - модели гармонического осциллятора - и отсутствием методики изучения этого понятия в школьном курсе физики;
внесением в современные образовательные программы последних достижений фундаментальных физических исследований и слабым использованием методов научного познания в практике обучения;
применением моделирования физических явлений и процессов как метода познания в практике научных исследований и недостаточным использованием его в системе научения физике.
Эти противоречия обусловливают научную проблему данного исследования, которая заключается в определении условий, позволяющих повысить эффективность процесса обучения физике в части формирования
модельных представлений у выпускников средних школ о физических явлениях и процессах.
Цель исследования - повысить качество школьного физического образования путем формирования у учащихся модельных представлений о физических явлениях и процессах с помощью специального курса, посвященного рассмотрению модели гармонического осциллятора в ходе овладения предметом.
Объектом исследования является процесс обучения школьному курсу физики в современных условиях.
Предмет исследования - содержание и методика преподавания спецкурса «Модель гармонического осциллятора в физике» в школе, вузе и после вузовском образовании.
Гипотеза исследования заключается в следующем: качество физического образования выпускников средней школы может быть улучшено, если
-на завершающем этапе обучения ввести специальный курс «Модель гармонического осциллятора в физике», целью которого является формирование у школьников представлений о принципах моделирования физических явлений и процессов, целостного восприятия физики как науки о природе и, в конечном счете, естественнонаучного мировоззрения учащихся;
-ввести в курс физики педагогического вуза и системы повышения квалификации учителей специальный курс «Модель гармонического
осциллятора в физике» соответствующего уровня с целью подготовить школьного учителя к проведению вышеназванного спецкурса в школе;
-в основу обучения на спецкурсах положить совокупность принципов личностно ориентированных технологий образования.
В соответствии с сформулированной целью исследования и предложенной гипотезой были определены следующие задачи исследования:
Разработать психолого-педагогические основы введения специального курса как некоторой формы учебной работы в процесс обучения школьников физике.
Разработать спецкурсы с общим названием «Модель гармонического осциллятора в физике» для учащихся 11(12) класса средней школы, студентов физической специальности педагогического вуза и слушателей курсов педагогического мастерства в системе повышения квалификации учителей, раскрывающие единство и взаимосвязь разделов физики.
Разработать:
учебно-методическое пособие «Элементы теории колебаний в курсе общей физики» к спецкурсу для студентов физической специальности педагогического вуза;
методические рекомендации для учителей средних школ по использованию внутри предметных связей для формирования у учащихся целостного естественнонаучного мировоззрения с помощью моделирования физических процессов и явлений.
4. Апробировать вышеназванные спецкурсы и обобщить результаты апробации.
Методологические и теоретические основы исследования.
Исследование опирается на: методологическую сущность системно-комплексного подхода к анализу педагогических процессов и явлений (СИ. Архангельский, В.П. Беспалько, Ф.Ф. Королев, Ю.А. Кустов и др.); идеи педагогического моделирования и конструирования (В.С.Безрукова, И.И. Ильясов, В.В. Сериков, В.М. Монахов и др), фундаментальные идеи основоположников отечественной психологической науки (Л.С. Выготский, Б.Г. Ананьев, А.Н. Леонтьев, С.Л. Рубинштейн и др.), теоретические основы многоуровневого непрерывного образования (Б.С. Гершунский, В.А. Гусев, Г.П. Корнев, Ю.А. Кустов и др.); идеи дидактики развивающего обучения, саморазвития, личностно ориентированного, деятельностного подхода в образовании (В.А. Бетев, В.В. Давыдов, М.Н. Скаткин, Л.В. Занков, В.И. Андреев, И.С. Якиманская, Dewej J., Driver R., Kreizberg P. и др.).
Методы исследования основаны на диалектическом сочетании теоретических и практических подходов. Нами были использованы такие теоретические методы как изучение психолого-педагогической и философской литературы, системный подход, анализ и синтез, моделирование, педагогическое проектирование, прогнозирование, изучение передового педагогического опыта.
Практические методы включали в себя беседы, опросы, анкетирование, организацию педагогического эксперимента по проверке выдвинутой гипотезы, внедрение полученных результатов исследования и методических рекомендаций в практику обучения физике.
База исследования.
Апробация разработанных материалов проводилась в 11 классах средних школ №№ 58, 59, 106, 122, в медико-техническом и многопрофильном лицеях г. Самары, на физико-математическом факультете Самарского государственного педагогического университета и Курсах педагогического мастерства в Самарском институте повышения квалификации работников образования.
Этапы исследования.
Исследование велось в течение 14 лет и состояло из 3-х этапов.
1 этап (1986 - 1992гг.) - теоретико-подготовительный:
-изучалась теория колебаний в контексте проводимых теоретических исследований по физике плазмы;
-прорабатывалась литература по проблемам использования аппарата теории колебаний в преподавании курса общей физики в вузе;
-изучался педагогический опыт проведения спецкурсов и спецсеминаров в вузах;
-создавалось дидактическое обеспечение предполагаемого курса (подбирались задачи, рассматривалась возможность использования экспериментальной базы кафедры общей физики Самарского государственного педагогического университета для проведения физического практикума).
2 этап (1992 - 1994гг.) - теоретико-проектировочный:
-разрабатывался спецкурс для студентов физико-математического факультета СГПУ;
-формулировалась концепция новой формы повышения квалификации учителей - двухгодичных Курсов педагогического мастерства;
-прорабатывалась идея и создавались спецкурсы по колебаниям и волнам для учащихся 11 классов средних школ и учителей физики.
3 этап (1994 - 2000) - экспериментально-корректирующий и
обобщающий:
-апробировались разработанные спецкурсы разного уровня в школах г. Самары (сначала в школах №№59, 106, затем в Медико-техническом лицее, школах №№5$, 122 и Областном многопрофильном лицее), в СГПУ и СИГЖРО;
-вносились коррективы в содержание спецкурсов с учетом результатов учебного процесса в школе, пожеланий и замечаний студентов и учителей;
-обобщались результаты педагогических исследований, накопленный опыт;
-создавалось учебно-методическое пособие по спецкурсу «Модель гармонического осциллятора в физике» для студентов физической специальности педагогического университета с учетом возможности его использования учителями физики при подготовке к аттестационным испытаниям, а также учащимися 11 класса для самообразования;
-формулировались методические рекомендации по преподаванию школьного спецкурса «Модель гармонического осциллятора в физике»;
-оформлялось диссертационное исследование.
Научная новизна исследования состоит в том, что
-предложен множественный подход к проектированию трехуровневого спецкурса «Модель гармонического осциллятора в физике» для цепочки непрерывного образования «школа - вуз - система повышения квалификации учителей»;
-спроектированы содержание и методика проведения трехуровневого спецкурса «Модель гармонического осциллятора в физике»;
-проведена апробация предложенных спецкурсов и оценен уровень их эффективности.
Теоретическая значимость исследования заключается в следующем:
-определены теоретические основы и психолого-педагогические условия введения специальных курсов в школьный учебный процесс по физике;
-обоснованы концептуальные положения проектирования содержания спецкурсов разного уровня по физике;
-выявлены группы условий
эффективной реализации принципа преемственности в разработанной модели школьного образования по физике;
ориентации технологий обучения на развитие умений самостоятельной поисковой деятельности, развитие и саморазвитие
школьников и студентов, обеспечение непрерывного после дипломного образования.
Практическая значимость исследования заключается в:
разработке и дидактическом обеспечении трех спецкурсов разного уровня (школа - вуз - система повышения квалификации) с общим названием «Модель гармонического осциллятора в физике»;
-выпуске учебно-методического пособия для студентов физической специальности педагогического университета, учащихся профильных физико-математических классов и учителей физики средней школы;
-разработке методических рекомендаций для учителей физики по преподаванию спецкурса «Модель гармонического осциллятора в физике» в 11(12) классах средней школы.
Апробация и внедрение результатов исследования на разных этапах проходила в средних учебных заведениях г. Самары (школы №№58, 59, 106, 122, Медико-технический и Областной многопрофильный лицеи), на физико-математическом факультете Самарского государственного педагогического университета, на курсах педагогического мастерства Самарского института повышения квалификации работников образования.
Основные положения и выводы диссертационного исследования были опубликованы:
-в информационно-методическом сборнике №32 «Актуальные вопросы практической деятельности руководителя образовательного учреждения» (Самара, 1997г.);
-в сборнике докладов Международной научно-практической конференции «Педагогика как наука и как учебный предмет» (Тула, 2000г.);
-в сборнике докладов Международной научно-практической конференции «Теория, методика и технология обучения физике в XXI веке» (Самара, 2000)
-в сборнике докладов научно-методической конференции преподавателей СамГПУ (Самара, 2000).
Результаты исследования докладывались на вышеперечисленных конференциях, научно-методических объединениях учителей физики Кировского района г. Самары, научно-методическом семинаре кафедры общей физики СГПУ, методическом семинаре при кафедре методики обучения физики и информационных технологий СГПУ.
На защиту выносятся:
1.Научно обоснованная модель проектирования спецкурса для цепочки непрерывного образования «школа - педагогический вуз - система повышения квалификации учителей физики», включающая в себя психолого-педагогические основы введения спецкурса в школьный учебный процесс, дидактические принципы отбора содержания и концептуальные положения личностно ориентированной направленности образовательного процесса на спецкурсах применительно к обучению физике
2.Содержание и методическое обеспечение спецкурсов «Модель гармонического осциллятора в физике» для школьников, студентов педагогического вуза и учителей физики средней школы.
3.Результаты проведенного педагогического эксперимента по проверке эффективности предложенного трехуровневого спецкурса.
Диссертационное исследование выполнено по плану зарегистрированной темы «Управление познавательной деятельностью учащихся в процессе обучения физике» (УДК 53(07), номер государственной регистрации 01.960.012.140), записанной за заведующим кафедрой методики обучения физике и информационных технологий образования Самарского государственного педагогического университета профессором Бетевым В.А.
Психолого-педагогические основы проектирования школьного спецкурса
В последнее десятилетие в школьный учебный процесс все чаще знедряются формы и методы, присущие высшей школе. Это происходит лотому, что в среднюю школу, особенно в ее старшее звено(10 - 11 класс) пришли вузовские преподаватели.
Проблема повышения эффективности и качества образования возникла давно, и в период демократизации общества различные учебные заведения начали решать ее по-разному. Для многих школ показатель качества работы -100% поступление выпускников в высшие учебные заведения. В настоящее время можно выделить следующие способы решения этой задачи школьной администрацией:
- создаются профильные классы или классы с углубленным изучением некоторых предметов;
- заключаются договора о сотрудничестве с высшими учебными заведениями, по которым вуз со своей стороны обеспечивает соответствующий уровень преподавания определенных дисциплин, предоставляя для этого своих специалистов, лаборатории, технические средства и оборудование;
- в учебный план вводятся дополнительные часы на изучение выбранных предметов (за счет факультативных занятий или сокращения учебного времени, отведенного на другие (непрофильные) предметы. Эти занятия называют спецкурсами, так как они обязательны для всех учащихся профильного класса и внесены в сетку расписания.
Такое сотрудничество школ и вузов развивается в двух направлениях: часть средних учебных заведений (как правило это образовательные учреждения, имеющие статус лицеев, гимназий, колледжей) работают над совершенствованием содержания, форм и методов образовательного процесса, используя научный и методический потенциал преподавателей высшей школы. Здесь спецкурсы для школьников используются во-первых, как дополнительные занятия для подготовки ребят к поступлению в вуз, во-вторых, как возможность индивидуальной работы с одаренными детьми. И в том и в другом случае они являются фактически дисциплинами по выбору.
Другие школы идут по пути использования вузовских преподавателей как «коллективных репетиторов». В этом случае занятия на спецкурсе являются обязательными для всех учащихся профильных классов. Программа такого курса по выбранной дисциплине обычно отличается от стандартной в сторону усиления (усложнения) некоторых вопросов и фактически повторяет программу для поступления в выбранный вуз по данному предмету.
Однако термины «спецкурс», «спецсеминар» связываются учеными -педагогами ( СИ. Архангельский [12, 14], B.C. Безрукова [18], Н.М. Зверева [83], М.Н. Скаткин [183]) с необходимостью усиления методологической и теоретической основы в преподавании науки: с углублением философского и теоретического обоснования изучаемых явлений и законов, с совершенствованием методической культуры преподавания. Сам термин «специальный» выдвигает на первый план особенное, связанное со своеобразием научной дисциплины.
С этой точки зрения задачи, которые может решить спецкурс, хорошо коррелируют с задачами общего образования [213], а именно:
1. Сформировать естественнонаучное мировоззрение школьников, диалектико-материалистическое восприятие окружающего мира.
2. Развивать ассоциативное мышление, сообразительность, творческие способности школьников, научить практически их реализовывать.
3. Научить ориентироваться в научной литературе, систематически пополнять имеющиеся знания и творчески ими пользоваться.
Моделирование как метод познания
Слово «модель» происходит от латинского «modulus» - мера, такт, ритм, величина - и связано со словом «modus» - копия, образ.
В течение столетий модели использовались без специального теоретического обоснования в архитектуре, скульптуре и некоторых видах техники. Этот этап развития метода моделирования можно назвать дотеоретическим.
Первая форма теоретического осмысления моделирования разрабатывается в классической физике XVII - XVIII вв. Развитие научных основ двух главных ветвей моделирования - технико-экспериментальной и теоретической - в естествознании того времени связано с именем Исаака Ньютона (1643-1727).
Седьмой отдел второй книги «Математических начал натуральной философии», носящей название «О движении жидкостей и сопротивлении брошенных тел», начинается с двух теорем о подобии, имеющих целью показать, как можно распространять результаты опытов по сопротивлению тел, движущихся в жидкой среде, на различные другие случаи. Эти теоремы имеют общую форму, поэтому могут быть распространены на все физические процессы.
Вторая ветвь развития моделирования как метода теоретического познания также связана с творчеством И. Ньютона. Здесь следует отметить ньютоновское стремление построить наглядную механическую модель световых явлений и осуществить совершившее революцию в физике математическое моделирование процесса тяготения.
Важнейший этап в развитии моделирования как метода теоретического познания связан с трудами создателя классической теории поля английского физика Джемса К. Максвелла. Он уделил большое внимание проблеме построения наглядных моделей не наглядных электромагнитных явлений. С этой целью он использовал механическую модель эфира, аналогичного некоторой несжимаемой жидкости.
В плане исторической перспективы последующего развития физической картины мира следует отметить, что хотя максвелловские попытки механического моделирования электромагнитного поля не были бесплодными, однако они связывались с одним методологическим недоразумением, хотя исторически оправданным. В физике XIX века электромагнитные явления считались менее фундаментальными, чем механические, в силу чего тратилась масса усилий, чтобы свести первые ко вторым, объяснить электромагнитное поле механически.
В целом Максвелл с достаточной точностью раскрыл предварительный характер модели, дающий возможность в определенной мере объяснить физическое явление еще до выработки последней, «зрелой» теории.
Дальнейшее развитие моделирования связано с усовершенствованием теории подобия и разработкой теории размерностей. Существенный вклад в эти направления был сделан отечественной наукой: работами Т.А. Афанасьевой Эренфест, М.В. Кирпичева, Л.И. Седова, М.А. Михеева и другие. В основе теории подобия лежит развивающая теорему Ньютона предпосылка, согласно которой два явления подобны, если по заданной характеристике одного явления можно получить характеристику другого простым пересчетом, аналогичным переходу от одной системы единиц измерения к другой системе. Здесь обнаруживается связь теории подобия и теории размерности. Этот вывод опирается на фундаментальное открытие Т.А. Афанасьевой-Эренфест, сделанное в 1915 году. Ею была отмечена аналогия между переходом от одних единиц измерения к другим и переходом от одного физического явления к другому, ему подобному.
Теоретическое обоснование оценки качества образования
Широкое обсуждение качества современного школьного образования, его всесторонняя критика в средствах массовой информации требует четкого понимания существа вопроса.
Под образовательным процессом понимают совокупность целенаправленного учебно-воспитательного, учебно-познавательного и самообразовательного процессов, направленную на решение задач образования, воспитания и развития личности в соответствии с государственным образовательным стандартом [18,74,155,183]. Таким образом, образование характеризуется тремя основными параметрами: развитием, воспитанием и научением. При этом качество образования, по определению B.G. Леднева [58], есть не что иное, как интегративная характеристика результата завершающегося образовательного процесса. Результатом обучения, то есть качеством образовательного процесса в целом, является степень обученности и уровень воспитанности учащихся.
Исследованию этого вопроса посвящены работы СЕ. Шишова, В.А. Кальней [212], В.В. Судакова [191], В.В. Ефросинина[73]. Остановимся на одном из критериев качества образования - степени обученности учащихся. Без диагностики степени обученности человека невозможен ни один мониторинг образовательного процесса. Поэтому необходимо определить, что характеризует степень обученности учащегося.
В.П. Симонов вводит пять показателей степени обученности [177 - 180]:
1 показатель степени обученности учащихся - различение (распознавание), или уровень знакомства, характеризует низшую степень обученности. Учащийся отличает данный объект, процесс, явление, показывая формальное знакомство с ними, с их внешними, поверхностными характеристиками. Это самая низкая степень овладения знаниями, то есть это возможность узнавания запечатленного в памяти мысленного образа предмета в результате повторного воздействия этого предмета на человека. На практике, например, при предъявлении учащемуся математических формул, выражающих второй закон Ньютона или закон Всемирного тяготения, он лишь отличает их друг от друга. Написать и объяснить он их не может, тем более решить задачу с применением этих законов. Такой учащийся находится на первой ступени учебно-познавательной деятельности по данному разделу курса . На вопросы учителя этот ученик дает только односложные ответы, в которых заметна попытка «угадать» правильный ответ.
2 показатель степени обученности - запоминание. При этой степени обученности учащийся может пересказать содержание определенного текста, правила, воспроизвести формулировку того или иного закона. Запоминание - скорее количественный показатель, чем качественный, он характеризует количество усвоенной информации, однако семантическая сторона информации не всегда находит при нем адекватное выражение. Показывая эту степень обученности, учащийся отвечает на вопросы только репродуктивного плана и часто только при их определенной последовательности, отражающей логику построения текста учебника или рассказа учителя.
3 показатель степени обученности - понимание. Он является более важным как процесс нахождения существенных признаков и связей исследуемых предметов и явлений и вычленение их из массы несущественного, случайного на основе анализа и синтеза. Учащийся при этой степени обученности не только воспроизводит формулировку, например, второго закона Ньютона, напишет его математическое выражение, но и сможет объяснить его, привести примеры не только те, что приведены в учебнике или даны учителем, но и свои. Сущность данного явления им понята, а не просто закреплена формально в сознании, как какое-то определенное количество информации. Здесь присутствует и семантическая сторона полученной и усвоенной им информации.
