Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Теоретические основания для включения в образовательный процесс по физике учебных понятийных комплексов как средства развития основополагающих физических понятий 16
1 1. Обоснование целесообразности включения учебных понятийных комплексов в процесс обучения физике в вузе 16
1.2. Роль учебных понятийных комплексов в формировании системности знаний по физике, развитии мышления и познавательной самостоятельности студентов вуза 27
1.3. Особенности использования учебных понятийных комплексов в условиях развивающего обучения физике в вузе 41
Выводы по I главе 55
Глава II. Реализация учебных понятийных комплексов в процессе изучения вопросов общей физики в вузе 58
2 1 Моделирование процесса использования учебных понятийных комплексов при обучении физике 58
2.2. Организация самостоятельной нознавательной неятельности студентов в условиях систематического использования понятийных комплексов 81
2.3. Использование еозможностей йнформационных х технологий для реализации разработанной методики формирования физических понятий в условиях развивающего обучения 98
Выводы по II главе 107
Глава III. Организация, проведение и результаты педагогического эксперимента по проверке эффективности методики использования учебных понятийных комплексов в процессе обучения физике 112
3.1. Организация и методика проведения педагогического эксперимента 112
3.2. Анализ результатов констатирующего эксперимента 119
3.3. Анализ результатов обучающего и контрольного педагогического экспериментов 136
Выводы по III главе 153
Заключение 155
Список литературы 161
- Роль учебных понятийных комплексов в формировании системности знаний по физике, развитии мышления и познавательной самостоятельности студентов вуза
- Моделирование процесса использования учебных понятийных комплексов при обучении физике
- Использование еозможностей йнформационных х технологий для реализации разработанной методики формирования физических понятий в условиях развивающего обучения
- Анализ результатов обучающего и контрольного педагогического экспериментов
Введение к работе
Актуальность исследования. В документах, определяющих направление развития системы высшего образования на международном (Болонская и Копенгагенская декларации) и общероссийском уровнях («Национальная доктрина образования РФ до 2025 года»), подчеркивается необходимость подготовки специалистов нового поколения, способных к непрерывному образованию и самообразованию в течение всей жизни. Решение этой задачи многие исследователи видят в переходе к обучению, опирающемуся на системный и личностно-деятельностный подходы, подразумевающие смещение целей образования с формирования знаний на развитие способностей к самостоятельной познавательной деятельности человека, владеющего методом научного познания.
Освоение новых образовательных программ невозможно без обновления способов учебного познания. В связи с этим для педагогической науки, психологии, теории и методики обучения учебным дисциплинам, в том числе физике, проблема формирования и дальнейшего развития научных понятий является важной и актуальной. Она рассмотрена в работах психологов: Л.С. Выготского, С.Л. Рубинштейна, В.В. Давыдова, П.Я. Гальперина, Н.Ф. Талызиной, Н.А. Менчинской, М.Н. Шардакова и др.; дидактов: М.Н. Верзилина, Г.Г. Гранатова, З.И. Клименко, М.Н. Скаткина, В.А. Черкасова, А.В. Усовой, С.Г. Шаповаленко и др., и методистов: В.Ф. Ефименко, М.Д. Даммер, И.С. Карасовой, А.Н. Крутского, Л.Я. Зориной, А.В. Петрова, Д.Х. Рубинштейна, В.И. Тесленко, Н.Н. Тулькибаевой, Т.Н. Шамало, А.А. Шаповалова и др. В них раскрываются закономерности процесса усвоения понятий, способы, критерии и условия их формирования.
Важность данных исследований состоит в том, что они выявили проблему обобщения и систематизации научных понятий.
Анализ психолого-педагогической и методической литературы, а также изучение и обобщение опыта работы педагогических вузов показали, что проблема системного формирования понятий в процессе обучения физике студентов недостаточно разработана. Особую роль в формировании системности знаний обучаемых играют различные средства систематизации (таблицы, схемы, диаграммы, опорные конспекты и др.). Они, с одной стороны, являются средством фиксации результатов систематизирующей деятельности, а с другой — средством организации этой деятельности, что особенно ценно. К более современным и эффективным средствам относятся так называемые понятийные комплексы, позволяющие обучающимся самостоятельно конструировать системы понятий, осознавая связи и отношения между ними. Применительно к средней школе исследована роль проблемно-понятийных комплексов в формировании сложных понятий, в частности массы (А.В. Петров, К.И. Дмитриев). Однако использование понятийных комплексов, их развивающий потенциал при обучении студентов физике имеет свои особенности, поэтому требует дополнительного исследования. Изложенное позволяет заключить, что в настоящее время системное формирование и
развитие основополагающих физических понятий при обучении студентов общей физике характеризуется рядом противоречий.
- на социально-педагогическом уровне: между требованиями общества и
государства к качеству физического образования, непрерывным процессом
обновления содержания образования вследствие возникновения в науке новых
понятий, развития, конкретизации ранее введенных понятий и недостаточным
уровнем их обобщения и систематизации в процессе освоения образовательной
программы по физике в вузе;
на научно-педагогическом уровне: между целесообразностью системного формирования и развития физических понятий, развития мышления студентов в процессе освоения образовательной программы по курсу физики в вузе и недостаточной разработанностью теоретических основ систематизации и обобщения знаний студентов по физике с использованием современных средств обучения, обладающих высоким развивающим потенциалом, в том числе понятийных комплексов;
- на научно-методическом уровне: между необходимостью установления
связей и отношений между понятиями, использования их в комплексе для
развития мышления, познавательной самостоятельности студентов и
недостаточной разработанностью дидактических средств, методов и приемов
их включения в образовательный процесс по физике.
На основе выявленных противоречий сформулирована проблема исследования, которая заключается в поиске теоретических оснований и способов практической реализации учебного познания, позволяющих системно формировать понятия при обучении общей физике с целью развития мышления и познавательной самостоятельности студентов вуза.
Описанное выше определило выбор темы диссертационного исследования: «Методика использования учебных понятийных комплексов в условиях развивающего обучения физике в вузе».
Тема диссертационного исследования и план её реализации прошли экспертизу Российского гуманитарного научного фонда, где наш проект «Развитие познавательной самостоятельности студентов в системе высшего педагогического образования» получил поддержку. Поэтому работа была выполнена в рамках этого проекта «РК 2006-2007 Российское могущество: Республика Алтай». Это обстоятельство свидетельствует об актуальности темы нашего исследования в системе российского образования.
Цель исследования заключается в теоретическом обосновании и разработке методики использования учебных понятийных комплексов, направленной на повышение качества усвоения основополагающих физических понятий, развитие мышления и познавательной самостоятельности студентов вуза при обучении общей физике.
Объектом исследования является процесс обучения студентов вуза общей физике.
Предметом исследования послужил процесс использования учебно-понятийных комплексов как средства формирования системности знаний,
развития мышления и познавательной самостоятельности при обучении студентов общей физике в вузе.
Для достижения цели исследования была выдвинута следующая гипотеза: методика использования учебных понятийных комплексов будет эффективна и способствовать формированию системности знаний, развитию мышления и познавательной самостоятельности, если:
- обосновать диагностические, моделирующие, преобразующие и
контрольно-оценочные функции учебных понятийных комплексов;
- разработать структуру и содержание учебных понятийных комплексов в
соответствии с уровнями учебного познания (эмпирическим, теоретическим,
практическим и методологическим);
- отразить особенности самостоятельной познавательной деятельности
студентов в работе с учебными понятийными комплексами в процессе
системного формирования основополагающих физических понятий,
составляющих базис раздела курса общей физики;
методику использования учебных понятийных комплексов конструировать на основе бинарных методов М.И. Махмутова и развивающих дидактических средств обучения (содержательно-знаковой наглядности, электронного образовательного ресурса, диалоговых и полилоговых задач, структурно-логических схем, содержательных опор).
Исходя из гипотезы и цели исследования, в работе поставлены следующие задачи:
Изучить и проанализировать состояние исследуемой проблемы в педагогике, теории и методике обучения физике, практической деятельности преподавателей вуза.
Раскрыть сущность, структуру и содержание учебных понятийных комплексов; обосновать совокупность дидактических функций, выполняемых ими; осуществить их классификацию на основе системного подхода и методологии учебного познания.
Разработать методику использования учебных понятийных комплексов на основе системного и комплексного подходов в соответствии с уровнями учебного познания (эмпирическим, теоретическим, практическим и методологическим).
В ходе педагогического эксперимента проверить эффективность разработанной методики использования учебных понятийных комплексов как средства формирования физических понятий, их систематизации, развития мышления и познавательной самостоятельности студентов.
Теоретическую и методологическую основу исследования составляют: - на философском уровне - диалектика процесса познания (принципы восхождения от абстрактного к конкретному, единства логического и исторического, объективности и всесторонности рассмотрения, единства анализа и синтеза, рассмотрения объекта в его развитии, единства формы и содержания, противоречивости изучаемого объекта, его количественной и
качественной определенности, взаимосвязи количественных и качественных изменений);
на общедидактическом уровне - теория систем и системный подход, теория деятельности и деятельностный подход; теории развивающего обучения; теория формирования научных понятий и обобщенных умений;
на частнометодическом уровне - теория и методика педагогических исследований.
Для решения поставленных задач применялись следующие методы исследования:
- теоретические - анализ философской, психолого-педагогической,
учебно-методической литературы по проблеме исследования; анализ
деятельности преподавателей и студентов; анализ содержания программ и
методических пособий; моделирование процесса проектирования методики;
проектирование учебного процесса в соответствии с разработанной методикой;
- эмпирические - осуществление экспериментальной работы, которая
заключалась в педагогическом руководстве процессом формирования и
развития познавательной самостоятельности студентов; наблюдение за ходом
работы студентов во время занятий с целью выявления объективных данных;
анкетирование, опрос, тестирование студентов и преподавателей; проведение
констатирующего, пробного, обучающе-контрольного этапов эксперимента;
качественный и количественный анализ результатов эксперимента - методы
математической статистики в обработке экспериментальных данных; анализ
личного опыта практической работы в вузе.
В качестве опытно-экспериментальной базы исследования выступали Горно-Алтайский государственный университет, РИПКРО РА и школы г. Горно-Алтайска.
В соответствии с поставленными задачами диссертационное исследование проводилось с 2002 по 2011 годы в четыре этапа.
На первом этапе (2002 - 2004 гг.) была проанализирована педагогическая, психологическая, философская литература по проблеме исследования; были определены объект, предмет, сформулирована гипотеза исследования, поставлены задачи, разработан план исследовательской работы; осуществлён констатирующий эксперимент.
На втором этапе (2005 - 2006 гг.) проводилось моделирование учебного процесса, определился комплекс методов и приёмов формирования основополагающих физических понятий в условиях развивающего обучения. Была разработана методика формирования основополагающих понятий в курсе общей физики, опирающаяся на систематическое и целенаправленное использование в познавательном процессе понятийных комплексов, и соответствующие средства её реализации. Осуществлён пробный эксперимент, который проводился в целях проверки предложенной в работе методики и корректировки гипотезы исследования.
На третьем этапе (2007 - 2009 гг.) осуществлялся обучающий эксперимент, целью которого являлись проверка эффективности
разработанной методики, анализ результатов педагогического эксперимента, уточнение некоторых положений диссертационного исследования.
На четвёртом этапе (2010 - 2011 гг.) был завершен обучающий эксперимент, осуществлено внедрение разработанной методики обучения общей физике в ГАГУ и частично в РИПКРО Республики Алтай, проведён контрольный эксперимент для оценки достоверности результатов исследования, сформулированы основные выводы и завершена работа по оформлению диссертации.
Научная новизна исследования:
Разработана структура и содержание учебных понятийных комплексов на эмпирическом, теоретическом, практическом и методологическом уровнях. Работа с комплексами осуществляется в два этапа, на каждом из которых реализуется обобщенный план деятельности по их конструированию и использованию.
На основе системного и комплексного подходов разработана методика использования учебных понятийных комплексов, направленная на системное формирование знаний, развитие мышления и познавательной самостоятельности студентов, позволяющая:
включать студентов в самостоятельную познавательную деятельность различного уровня (репродуктивную, продуктивную, частично-поисковую, исследовательскую), применяя бинарные методы;
обучать конструированию учебных понятийных комплексов на эмпирическом, теоретическом, практическом и методологическом уровнях в сопоставлении друг с другом, развивая, тем самым, мышление;
сочетать индивидуальные и коллективные формы обучения.
3. Разработана структура и содержание спецкурса, раскрывающего
теоретические основы формирования физических понятий в условиях
развивающего обучения, позволяющего подготовить студентов к внедрению
методики использования учебно-понятийных комплексов при обучении
школьников физике.
Теоретическая значимость исследования заключается в дальнейшем развитии теории формирования понятий применительно к процессу обучения физике в вузе и выражена в следующем:
Уточнено понятие «понятийный комплекс», выделены признаки, отличающие его от проблемно-понятийного комплекса, как частного представления понятийного комплекса. Раскрыто содержание и структура данного научного понятия и обоснована методическая целесообразность введения понятия «учебный понятийный комплекс».
Выявлены диагностические, моделирующие, преобразующие и контрольно-оценочные функции учебных понятийных комплексов в процессе учебного познания по физике в вузе.
3. Разработана модель проектирования методики использования учебных
понятийных комплексов в процессе учебного познания по физике, отражающая
основания проектирования, его логику и компоненты методики: целевой,
указывающей направленность на развитие мышления и познавательной
самостоятельности; содержательный (в основе которого лежат различные типы учебных понятийных комплексов); процессуальный, включающий формы (коллективную, индивидуальную и групповую), методы (бинарные методы М.И. Махмутова) и средства обучения (содержательные опоры, структурно-логические схемы, содержательно-знаковые наглядности, диалоговые и полилоговые задачи, электронный образовательный ресурс); диагностический, состоящий из критериев и показателей, направленных на оценивание качества сформированности основополагающих физических понятий, развития познавательной самостоятельности студентов и их мышления.
Практическая значимость работы состоит в том, что её выводы и рекомендации служат совершенствованию процесса обучения физике студентов вуза:
Представлен дидактический комплекс средств (содержательные опоры, структурно-логические схемы, содержательно-знаковые наглядности, диалоговые и полилоговые задачи, электронный образовательный ресурс) для эффективной реализации предлагаемой в работе методики формирования основополагающих физических понятий, отвечающий требованиям педагогической системы развивающего обучения. Специфика комплекса выражается в усилении предметной, методологической и профессиональной составляющей содержания образования и активизации самостоятельной познавательной деятельности студентов при обучении общей физике.
Разработаны алгоритмические предписания по использованию дидактических средств и методов обучения на основе учебных понятийных комплексов.
Предложен и апробирован электронный образовательный ресурс (разработанный в системе управления обучением Moodle), являющийся эффективным средством формирования и развития основополагающих физических понятий, позволяющий реализовать предложенную в работе методику использования учебных понятийных комплексов в процессе обучения студентов общей физике и формировать соответствующие информационные компетенции.
4. Разработаны критерии эффективности использования учебных
понятийных комплексов в процессе обучения физике в вузе как средства
формирования физических понятий, развития мышления и познавательной
самостоятельности студентов.
Разработаны учебно-методические пособия и дидактические материалы для преподавателей, студентов и учителей, содержащие основные положения и рекомендации по реализации методики использования учебных понятийных комплексов при формировании основополагающих физических понятий.
Результаты исследования внедрены в практику работы кафедры физики и МПФ Горно-Алтайского государственного университета, кафедры физики Республиканского института повышения квалификации работников образования и в практику работы школ Республики Алтай.
Положения, выносимые на защиту:
1. Учебные понятийные комплексы, созданные на основе системного и
комплексного подходов, являются эффективным средством системного
усвоения знаний по физике, развития мышления и познавательной
самостоятельности.
Учебные понятийные комплексы представляют собой деятельностно-ориентированные структуры, которые позволяют обогащать содержание формируемых понятий и обладают диагностическими, моделирующими, преобразующими и контрольно-оценочными функциями.
2. Особенности использования учебных понятийных комплексов при
обучении физике студентов вуза заключаются в следующем:
- развитие понятий предполагает переход к новому уровню системности и
переосмыслению прежних знаний. В этом процессе студенты учатся
анализировать; выделять существенные признаки; сравнивать; обобщать;
находить единичное, особенное и всеобщее; осознавать роль
основополагающих понятий в развитии научных взглядов на природу;
работая с учебным понятийным комплексом, студенты понимают различия между эмпирическим, теоретическим, практическим и методологическим уровнями познания, что позволяет им осознавать специфику каждого из этих уровней познания и более эффективно развивать мышление;
при организации процесса обучения на основе бинарных методов М.И. Махмутова происходит постепенное уменьшение роли преподавателя в процессе формирования и развития основополагающих физических понятий в направлении увеличения степени возрастания познавательной самостоятельности студентов (исполнительский, репродуктивный, продуктивный, исследовательский уровни).
3. Методика использования учебных понятийных комплексов по физике,
как средство включения студентов в самостоятельную познавательную
деятельность, содержит следующие компоненты: целевой, указывающий
направленность методики на формирование системности знания, развитие
мышления и познавательной самостоятельности; содержательный (в основе
которого лежат различные типы учебных понятийных комплексов);
процессуальный, включающий формы (коллективную, индивидуальную и
групповую), методы (бинарные методы) и средства обучения (содержательные
опоры, структурно-логические схемы, содержательно-знаковые наглядности,
диалоговые и полилоговые задачи, электронный образовательный ресурс);
диагностический, состоящий из критериев и показателей, направленных на
оценивание качества сформированности основополагающих физических
понятий, развития познавательной самостоятельности студентов и их
мышления.
4. Эффективность методики использования учебных понятийных
комплексов экспериментально подтверждена в процессе освоения учебного
материала курса общей физики и спецкурса «Методика использования
понятийных комплексов в системе развивающего обучения». Применение
методики использования учебных понятийных комплексов при обучении
студентов общей физике обеспечивает положительную динамику выделенных в нашем исследовании показателей в процессе экспериментального обучения и позволяет решать поставленные в диссертационном исследовании задачи.
Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечены использованием системного подхода; опорой на современные исследования по философии, педагогике и психологии; применением комплекса теоретических и эмпирических методов исследования, адекватных его цели и задачам; целенаправленным анализом реальной педагогической практики и положительного педагогического опыта; комплексным характером поэтапного педагогического эксперимента; использованием аппарата математической статистики, качественным и количественным анализом результатов опытно-экспериментальной работы, их внедрением в практику работы вуза.
Апробация и внедрение результатов исследования. Теоретические выводы и практические результаты исследования использовались при написании методических пособий и рекомендаций для преподавателей и учителей. Материалы исследования докладывались на 20 научно-методических конференциях, семинарах и совещаниях. Наиболее значимые из них: Международная научно-практическая конференция «Психодидактика высшего и среднего образования» (Барнаул, 2005, 2008 гг.); Международная научно-практическая конференция «Развивающее образование XXI века» (Горно-Алтайск, 2003 г.); Международная научно-практическая конференция «Пути решения проблемы качества образования в XXI веке» (Горно-Алтайск, 2005 г.); Международная научно-практическая конференция «Компетентностно-деятельностный подход в системе современного образования» (Горно-Алтайск, 2010 г.). Кроме того, принимала участие на всех научно-методических семинарах научной школы развивающего образования профессора А.В. Петрова (с 2003 по 2008 годы); выступала на кафедре физики и МПФ по результатам диссертационного исследования и перед научным советом Международных конференций (Горно-Алтайск, 2010 г.).
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка (140 наименований) и приложения. Рукопись содержит 185 страниц текста (без приложения), включающего 26 таблиц и 20 рисунков.
Роль учебных понятийных комплексов в формировании системности знаний по физике, развитии мышления и познавательной самостоятельности студентов вуза
Как было показано в предыдущем параграфе, связь системного и комплексного подходов на основе принципов системности и целостности является одной из предпосылок включения учебных понятийных комплексов в процесс обучения физике. Однако существует еще одна предпосылка для этого, связанная с уровневым характером научного познания в процессе развития физических понятий, а, следовательно, и с развитием теоретического мышления студентов.
В процессе формирования и развития понятий у студентов можно выделить несколько уровней познания: I уровень - уровень научных фактов (эмпирический уровень): исходные факты Принципы модели, составляющие основание физической теории. II vnoBeHb - уровень теории (теоретический уровень): основные положения и понятия; методы научного познания; основные законы, уравнения, составляющие ядро физической теории. III уровень - уровень практики (практический уровень): факты, явления, законы объясняемые теорией, границы применимости теории, составляющие практическую часть следствий физической теории. IV уровень - уровень философско-методологическии (мировоззренческий, методологический уровень): методологические выводы, пути соверщенствования теории, составляющие философскую и методологическую часть следствия физической теории.
Однако для того, чтобы поэтапно формировать и развивать у студентов понятия согласно перечисленным уровням познания, необходимы особые дидактические средства для включения студентов в подобную познавательную деятельность. Предлагаемые учебные понятийные комплексы как раз и позволяют не только наглядно продемонстрировать студентам наличие данных уровней познания (при использовании готовых учебных понятийных комплексов), но также оценить, на каком уровне они сами осознают те или иные понятия и самостоятельно включиться в процесс их обогащения и развития согласно уровням познания (при самостоятельной разработке учебных понятийных комплексов в учебном процессе).
Кроме того, преподаватель может оценить уровень мыщления студентов (эмпирический, теоретический, практический и методологический) с целью тіг«мг жной корректировки учебного процесса для формирования у них теоретического мыщления.
Проблема специфики различных видов мышления разрабатывается в отечественной психологии достаточно давно, хотя и далека еще от своего окончательного разрешения, которое, в свою очередь, во многом зависит от той теоретико-педагогической платформы, на которой базируется исследователь. Психология мышления — одна из наиболее актуальных и до сих пор недостаточно разработанных проблем современной психологии. Значительный вклад в понимание природы мышления внесли работы Л.И. Анциферовой, Д.Н. Богоявленского, А.В. Брушлинского, Л.С.Выготского, В. В.Давыдова, Е.Н. Кабановой-Меллер, А.М. Матюшкина, Н.А. Менчинской, ЯЛ. Пономарева, С.Л. Рубинштейна, К.А. Славской, О.К. Тихомирова, Ж. Пиаже и др. исследователей, в которых мышление исследуется как процесс познавательной деятельности индивида, характеризующейся обобщенным и опосредованным отражением действительности.
«Мышлением называется опосредованное и обобщенное отражение действительности в понятиях средствами аналитико-синтетической деятельности. Этой форме деятельности надо упорно учиться и настойчиво, V4HTb Под основными операциями мышления, которым надо научить, понимаются анализ синтез, абстрагирование, обобщение; сравнение, конкретизация классификация, и систематизация. Они не рядоположены. Главными среди них являются анализ и синтез. Остальные производим от первых двух поскольку нет ни одного мыслительного действия, которое бы не включало в себя анализ и синтез» [54, с. 8-9].
В настоящее время в психологии «под мышлением понимают процесс познавательной деятельности индивида, характеризующийся обобщенным и опосредованным отражением действительности.... Всякое мыщление совершается в обобщениях» [64, с. 262-263.]. «Мышление - это движение мысли, раскрывающее связь, которая ведет от отдельного к общему и от общего к отдельному» [64, с. 264] и далее: «Мышление может быть специальной теоретической деятельностью, которая приводит к новым заключениям и таким образом носит продуктивный характер» [64, с. 277], В современной дидактике «Мышление — наиболее обобщенная и опосредованная форма психического отражения, устанавливающая связи и отношения между познаваемыми объектами. Задача мышления — раскрытие отношений между предметами, выявление связей и отделение их от случайных совпадений. Мышление оперирует понятиями и принимает на себя функции обобщения и планирования» [109, с. 81].
Как известно, в западной психологии довольно часто имеет место противопоставление мышления репродуктивного и продуктивного. Оно рассматривается или как репродуктивный, или же как чисто продуктивный процесс. Для отечественной психологии характерен диалектический подход к анализу мышления, сочетающего в себе как продуктивные, так и репродуктивные составляющие, причем их соотношение в разных видах умственной деятельности является достаточно вариативным.
В психологии наряду с репродуктивным, продуктивным, творческим мышлением различают теоретическое, практическое и эмпирическое мышление.
«Теоретическое и практическое мышление различают по типу решаемых задач и вытекающих отсюда структурных и динамических особенностей. Теоретическое мышление — это познание законов, правил. Основная задача практического мышления — подготовка физического преобразования действительности; постановка цели, создание плана, проекта, схемы. Теоретическое мышление иногда сравнивают с мышлением эмпирическим. Здесь используется следующий критерий; характер обобщений, с которыми имеет дело мышление; в одном случае — это научные понятия, а в другом — житейские, ситуационные обобщения» [109, с. 88-89].
В.В. Давыдов, подчеркивая родовой характер мышления, отмечает, что «в процессе воспитания и обучения каждый отдельный человек присваивает себе, превращает в формы собственной деятельности те средства и способы мышления которые созданы обществом в соответствующую историческую эпоху.
Мыслительная деятельность отдельного человека тем продуктивнее и логичнее, чем полнее и глубже он присвоил всеобщие категории мышления» [23, с. 353.]
Его образовательная концепция основывается на известном положении Л.С. Выготского о детерминированности развития обучением. Л.С. Выготский подчеркивал: «...то, что лежит в зоне ближайшего развития в одной стадии данного возраста реализуется и переходит на уровень актуального развития по второй стадии», таким образом, «обучение и развитие в школе относятся друг к ntDvrv как зона ближайшего развития и уровень актуального развития» [17, с. 250]. Характеризуя влияние обучения на процесс интеллектуального развития, он писал: «Что ребенок умеет делать сегодня в сотрудничестве, он сумеет сделать завтра самостоятельно... Только то обучение в детском возрасте хорошо которое забегает вперед развития и ведет развитие за собой. Но обучение ребенка возможно только тому, чему он уже способен обучиться... Возможности обучения определяются зоной его ближайшего развития» [17, с. 228].
Теория Л.С. Выготского о «зоне ближайшего развития» открывает перспективный путь изучения мышления учащегося в процессе его развития посредством организованного обучения и воспитания. Причем технология этого процесса оказывает существенное и самое непосредственное влияние па качество интеллектуального развития ученика.
Рассматривая развитие мышления, мы учитываем, что оно осуществляется, прежде всего, в рамках организованного обучения. Вследствие этого социальные требования к развитию естественнонаучного мышления в обязательном порядке будут трансформироваться через определенную систему обучения. Мы в своем исследовании рассматриваем развитие мышления в условиях педагогической системы развивающего обучения, которое «... ориентировано на формирование у учащихся теоретического мышления. Развитие мышления в учебном процессе осуществляется через содержание образования как педагогическую модель социального заказа, а именно через усвоение определенных понятий, умений, опыта творческой деятельности» [10, с. 38].
Моделирование процесса использования учебных понятийных комплексов при обучении физике
При этом под объектом будем понимать «то, на что направлена познавательная и иная деятельность» [125, с. 465] или «то, что противостоит субъекту в его предметно-практической и познавательной деятельности» [63, с. 8301 Явление представляется как «непосредственная данность предмета в чувственном восприятии, в опыте воспринимающего сознания» [63, с. 1419]
Процесс будем рассматривать как «закономерное, последовательное изменение явления, его переход в другое явление» [125, с. 393].
В качестве основных принципов, позволяющих конструировать учебные комплексы на наш взгляд, должны выступать: 1) принцип системности; 2) принцип ,преемственности; 3) принцип целостности, 4) принцип фундаментальности и принцип комплексности. в предыдущей главе мы указывали, что выделить учебный понятийный комплекс - это значит выбрать необходимое и достаточное количество понятий с учетом принципа целостности, находящихся в соотношении между собой как единичное, особенное и всеобщее. Учитывая, что таких учебных понятийных комплекеов может быть множество, появляется необходимость в их классификации.
Классификация учебных понятийных комплексов используется как средство для установления характерных особенностей их многообразия. Она необходима! для формирования учебных понятийных, для организации понятийной познавательной деятельности студентов при использовании комплексов в учебном процеесе, для реализации новых подходов к обучению студентов физике и для реализации личностно ориентированного развивающего подхода в обучении, в основе которого лежит системный подход, позволяющий формировать не только предметные знания, но и методы и шэиемы познавательной деятельности и достигать философского уровня знаний.
В своей работе мы выделяем следующие типы учебных понятийных комплексов, основанных на изучении:
1. Физических законов (понятия в комплексе связаны той или иной закономерностью). В них могут проявляться различные связи по типу рассматриваемых законов, которые могут выражать 1) функциональную взаимосвязь между свойствами объекта (например, закон взаимосвязи массы и энергии); 2) взаимосвязь между еамими материальными объектами в больших по размерам системах (например, закон электромагнитных и гравитационных взаимодействий); 3) взаимосвязь между самими системами либо между различными состояниями или стадиями в развитии систем (например, закон возрастания энтропии, закон перехода количественных изменений в качественные); 4) различную степень обшности и сферы действия (частные, или специфические и всеобшие, которые выражают взаимосвязь между универсальными свойствами и атрибутами материи); 5) различные формы детерминации. Если предшествующие состояния системы однозначно предопределяют ее последующие состояния, то изменение такой системы подчиняется динамическим законам, однозначной детерминации. Если же в сложной системе предшествующие состояния определяют последующие неоднозначно то изменение такой системы подчиняется вероятностно-статистическим законам.
2. Физических моделей (понятия в комплексе объединены связями структурирования, которые определяют внутреннюю структуру объекта (его иерархию и взаимосвязи между элементами каждого уровня) и позволяют создавать теоретические модели объекта. Эти связи играют определяющую роль в междисциплинарных исследованиях и в определении структуры интеграционных учебных дисциплин. Примерами могут быть модели атома, молекулы твердого тела, идеального газа, газа Ван-дер-Ваальса, реального газа и др.
3. Физических теорий (понятия в комплексе связаны структурой и содержанием той или иной теории). При этом учебный понятийный комплекс может выступать и как совокупность нескольких теорий, представляющих собой пример развития теории, например, развитие теории МКТ газа (теория идеального газа, газа Ван-дер-Ваальса, реального газа).
4. Физических картин мира (понятия в комплексе связаны с той или иной ФКМ). При этом учебный понятийный комплекс может выступать и как совокупность нескольких физических картин мира, представляющих собой пример развития физической картины мира.
5. Принципа целостности и являющиеся методическими констохкциями (понятия в комплексе связаны таким типом всеобщих связей, как «единичное — всеобщее»). Примером таких учебных понятийных комплексов могут выступать . «Энергия - энтропия - работа - теплота», «Однородность пространства - импульс - сила».
6. Свойств дополнять единичное до целого (понятия в комплексе связаны тем или иным модулем, темой, разделом, в которых свойства частей не определяют свойства целого, т.е. целое обладает неким интегративным качеством которое важно в методическом плане). Такие целостности требуют продуманного структурирования на базе системного подхода.
7. Необходимости использования методологических знаний при структурировании системных знаний и при исследовании системных объектов (понятия в комплексе связаны между собой посредством не только предметных, но и методологических и профессиональных знаний).
8. Не только предметных знаний, но и методически целесообразных межнаучных связях и обладающие методологической программой развития современного теоретического интегративного мышления. Такие комплексы должны строиться на основе теоретических межпредметных обобщениях, а не представлять собой совокупность примеров для иллюстрации межпредметных связей. Главной особенностью таких комплексов является то, что благодаря им обнаруживается единство мира и единство наук. Целесообразность таких учебных понятийных комплексов объясняется тем, что интеграция научных знаний объективно порождается комплексным характером проблем, стоящих перед человечеством. Такие комплексы должны выявлять то общее, что объединяет физику с другими отраслями знаний и тем самым проявлять целостную картину явлений жизни. Например, учебный понятийный комплекс «Энергия и энтропия» в естественных науках.
Учитывая, что в методологическом подходе к анализу универсальных связей в природе условно выделяют «горизонтальный» и «вертикальный» уровни поэтому все учебные понятийные комплексы по характеру связей могут быть классифицированы по следующим признакам:
Первый класс, учитывающий горизонтальные связи, выражает «устройство» и «организованность», и определяется следующими универсальными типами общих связей: «единичное — общее», «многое — единое», «сходство — различие», «качество — количество», «простое — сложное», «часть — целое», «конечное — бесконечное», «форма — содержание» и др.
Второй класс, учитывающий вертикальные связи, отражает универсальные связи: «явление — сущность», «причина — следствие», «случайность — необходимость», «возможность — действительность» и др. Эти связи, отражающие наиболее общую закономерность существования мира представляют собой результат и проявление универсального взаимодействия всех предметов и явлений и поэтому должны составлять OCHOBV CTDVKTVDbl учебных понятийных комплексов. Они обусловливают само существование конкретных материальных объектов и все их специфические особенности. Через всеобщую связь явлений проявляется единство материального мира, детерминированность любого явления другими материальными процессами. Благодаря этим связям мир представляет собой не хаотическое нагромождение предметов, а закономерный процесс движения и развития материи.
Естественно что такое деление учебных понятийных комплексов представляет собой абстракцию. В реальной действительности эти универсальные связи присутствуют одновременно. Выделение же их в процессе исследования позволяет более полно выяснять, как устроено и как развивается научное знание.
Использование еозможностей йнформационных х технологий для реализации разработанной методики формирования физических понятий в условиях развивающего обучения
Информационные и коммуникационные технологии с каждым днем все больше проникают в различные сферы образовательной деятельности [63]. Этому способствуют как внешние факторы, связанные с повсеместной информатизацией общества и необходимостью соответствующей подготовки специалистов так и внутренние факторы, связанные с распространением в учебных заведениях современной компьютерной техники и программного обеспечения, принятием государственных и межгосударственных программ информатизации образования, появлением необходимого опыта информатизации у все большего количества педагогов. Все это вызывает необходимость не только все большего использования компьютерных технологий на учебных занятиях, но и обучение качественному использованию студентами новых технологий на занятиях по общей физике, в частности при формировании понятий. Однако очень часто педагоги не учитывают соответствия между возможностями компьютерной технологии и применяемой методикой, либо чрезмерно увлекаются какой-либо узкой стороной технологии. Так, НИТ и ресурсы сети Интернет чаще всего применяются для разработки различных учебных сайтов, то есть пополнению сети информацией. Тем не менее, педагоги, использующие в своей работе НИТ, осознают все проблемы и возможности их использования. И, так же, как в педагогике, здесь понимают необходимость «отказаться от накопления знании способов деятельности...» (Гузеев В.В.), отдавая предпочтение информационно-деятельностной технологии.
Учитывая особенности не только компьютерных технологий, но и пячпяботанной нами методики комплексного формирования понятии, был сделан выбор в пользу свободно распространяемой системы управления обучением Moodle. Данный выбор был сделан не случайно. В частности, в пользу применения ее в рамках нашей методики говорило то, что изначально среда обучения Moodle проектировалась для организации деятельностного обличения в основе которого лежит взаимодействие всех участников учебного процесса. Далее мы рассмотрим более подробно, какие именно характеристики данной среды обучения позволили нам адаптировать ее под нашу методику.
Первой привлекательной для нас стороной применения данной технологии было то, что в рамках этой программы можно легко организовать не только знакомство студентов с теоретическим материалом, но и общение между участниками: обсуждение проблем, отдельных вопросов, обмен мнениями, представление конечного продукта обучения (самостоятельно разработанный комплекс по предложенной теме). Для этого в Moodle существует большое t/rmwiiPPTRO ИНСТОУМЄНТОВ (таких как форумы, wiki, глоссаарии, семинары, личные сообщения), которые позволяют студентам создавать различные ЇГПТТТРНТТЛ КоОМЄ ТОГО ОЧЄНЬ гибкая система ролей позволяет расширить систему прав учеников вплоть до полного слияния по возможностям с ролью преподавателя.
Второй стороной, заинтересовавшей нас возможностью данной технологии является то, что она позволяет студентам самим участвовать в роли преподавателей. Как известно, лучше всего запоминается тот материал, объяснить другим. В этом случае возрастает персональная ответственность, больше времени уделяется самопроверке и самооценке, что также сказывается на качестве усвоения материала. Кроме того общее обсуждение вопросов способствует повышению креативности процесса обучения.
Третий положительный момент применения данной технологии чятптнтчаетСЯ в возможности фиксировать личную информацию об обучающихся и об их активности и успеваемости посредством использования различных анкет и опросов. Кроме того, применение различных видов опросов позволяет осуществить предварительный мониторинг качества усвоения некоторых понятий и оценить эффективность применения нашей методики.
Кроме того данная система дистанционного обучения составлена согласно тем же принципам, которые мы положили в основу разработанной нами методики, а именно, принципам последовательности (преемственности) и системности наглядности, самостоятельности и активности в обучении, а также ттпочности полученных знаний и сформированных умений и навыков.
Перейдем непосредственно к описанию реализации нашей методики с помощью технологии дистанционного обучения Moodle. Перед ознакомлением обучаемых с курсом им предлагается пройти тест, который позволит оценить уровень сформированности у них основополагающих физических понятии, например таких как энергия, теплота, работа, энтропия. Эта информация интересна нам сразу по ряду причин: 1) студенты сами смогут оценить уровень ггЬппл/гиронянности у них основополагающих понятий (эмпирический, теоретический, практический) и смогут контролировать процесс обогащения понятий по мере знакомства с предлагаемой методикой; 2) мы сможем оценить эффективность предлагаемой нами методики комплексного формирования понятий.
Далее следует курс лекций, который знакомит обучаемых со структурой предлагаемой им методики. Причем по окончании каждой лекции студентам ппедлагается список вопросов для проверки эффективности усвоения материала, рекомендуемой для самостоятельного рассмотрения с целью углубления знаний по тем или иным вопросам, и словарь терминов (глоссарии), рассмотренных на лекции для окончательного закрепления материала. После ознакомления с лекционным материалом студенты переходят к выполнению практических заданий, итогом которых становится создание своего собственного понятийного комплекса по предложенной преподавателем теме.
При знакомстве с курсом студенты имеют широкий доступ к глоссарию, в тттппом собраны определения понятий, встречающихся в теоретическом который студенты могут вносить свои дополнения и замечания. Тем не менее перед тем, как эти дополнения будут вынесены в глоссарий, их вычитывает преподаватель и решает, стоит ли их выкладывать в глоссарий или же они нуждаются в доработке. До этого они могут выноситься на обсуждение только в рамках форума.
Через привлечение студентов к формированию содержания гипертекстовой системы посредством творческих заданий организуется самостоятельная познавательная понятийная деятельность предметного, методологического и профессионального характера. При этом происходит ттентрализованное накопление знаний, благодаря чему возможна процедура использования их другими студентами в качестве справочного материала. Благодаря предлагаемой в работе методике формирование системы понятий у студентов происходит индивидуально, но не обособленно. Появляется возможность дидактические функции программированного обучения [111] использовать в сочетании с идеями развивающего обучения [26], организуя взаимодействие и общение студентов на базе учебного материала и реализуя обучение через это общение. Используется механизм, обеспечивающий циклическую смену этапов индивидуальной и коллективной работы. Работая над понятийного комплекса (творческое задание), студенты убеждаются, что содержание любого понятия раскрываются лишь во взаимосвязи с другими: «Сами по себе понятия ничего не могут сказать о содержании предмета обучения, но, будучи связанными определенной системой, они раскрывают структуру предмета, его задачи и пути развития. Отдельные понятия - это только содержательный элемент, а множество понятий в системе связей - самое содержание» [5, с. 334].
Анализ результатов обучающего и контрольного педагогического экспериментов
Перед обучающим экспериментом были поставлены следующие задачи:
1. Проверить правильность исходной гипотезы исследования и показать, что организация и проведение всех форм учебных занятий по общей физике в условиях систематического использования понятийных комплексов в курсе общей физики с ориентацией на формирование у студентов научных методов и приемов познавательной деятельности будет способствовать повышению качества формирования у студентов теоретических понятий на философско-методологическом уровне.
2. Отработать и уточнить критерии, характеризующие эффективность применяемой в эксперименте методики использования учебных понятийных комплексов на занятиях по общей физике.
Эксперимент проводился в Горно-Алтайском государственном университете, частично в школах города Горно-Алтайска и в РИПКРО Республики Алтай.
Обучающий и контрольный эксперименты осуществлялись самим автором, преподавателями вуза и учителями физики РИПКРО Республики Алтай, которые проводили все виды занятий в контрольных группах по традиционной методике, а в экспериментальных группах по разработанной нами методике.
Педагогический эксперимент проводился на материале курса общей физики и спецкурса «Методика использования понятийных комплексов в системе развивающего обучения». Всего в эксперименте участвовало свыше 300 студентов и около 40 учителей института повышения квалификации работников образования.
На основе сравнительного анализа успеваемости студентов, результатов нулевого среза определялись экспериментальные и контрольные группы так чтобы контингенты студентов в них были практически одинаковыми.
В контрольных группах все виды учебных занятий проводились традиционно кроме ГАГУ, где все виды учебных занятий в экспериментальных группах проводились по разработанной нами методике.
Весь учебный процесс строго соответствовал разработанным и откорректированным планам организации различных видов учебных занятий по предлагаемой методике и системе работы преподавателя по использованию методического комплекса для реализации научных методов и приемов познавательной деятельности студентов в учебном процессе.
Были определены дидактические возможности научных методов и приемов познавательной деятельности в организации и проведении занятий по курсу общей физики, специально ориентированных на более полное и качественное формирование понятий у студентов. Кроме того, были разработаны модели занятий с использованием понятийных комплексов, определены широко применяемые при работе с ними научные методы и приемы познавательной деятельности, а также обобщённые планы познавательной деятельности студентов и преподавателей на таких занятиях.
Обучающий эксперимент отличался от пробного более последовательным использованием разработанной методики на всех видах занятий, более значительным количественным охватом исследуемых сторон учебного процесса. Кроме того, оценка контрольных срезов была более глубокой, так как использовался не только поэлементный метод анализа, но и метод математической статистики.
Проведем анализ результатов обучающего педагогического эксперимента.
Как и в случае пробного эксперимента (таблицы 3-7), уровень сформированности методологических, гносеологических и методических знаний о роли учебных понятийных комплексов в обучении в экспериментальных группах был значительно выше, чем в контрольных группах (таблицы 8-17).
Следует заметить, что на самом деле эти цифры занижены, так как студенты контрольной группы посещали лекции в общем потоке с экспериментальными группами.
Полученные результаты не только говорят об эффективности предлагаемой методики, но и указывают насколько важно включать студентов в целостную систему обучения, когда все формы организации обучения (лекции, практические, консультации и пр.) охвачены единой методикой.
Для выявления эффекта развивающего характера обучения нами были разработаны специальные задания, которые требуют от студента не столько знаний, сколько способности к анализу, планированию и рефлексии. Их выполнение выявляет умение находить способы получения теоретических знаний.
Для анализа качества сформированности понятий рассматриваемого нами понятийного комплекса у студентов и учителей использовались анкеты 4, 5, 6 и 7, Результаты педагогического эксперимента представлены соответственно на графиках (Рисунки 14, 15, 16).
Результаты анкетирования (анкета 4) по сформированности понятия «энергия» представлены в таблицах (14) и (15).
Анализ сформированности основополагающего физического понятия «энергия» подтвердил результативность предложенной нами методики обучения студентов на занятиях по общей физике. Из рисунка 13 достаточно четко видно, что у студентов экспериментальных групп уровень сформированности основополагающего физического понятия «энергия» значительно выше. Это подтвердилось и в случае анкетирования учителей (Рис. 14).
Результаты анкетирования достаточно убедительно показали, что уровень сформированности понятий, владение студентами философскими и методологическими знаниями в экспериментальных группах гораздо выше, чем в контрольных.
Эти данные позволили нам оценить уровни развития мышления студентов (эмпирический, теоретический, практический, методологический).
Эмпирический уровень мышления характеризуется тем, что студенты отвечают с небольшими ошибками на вопросы анкет 4-7, входящие в разделы содержание и объем понятий, могут работать с понятийными комплексами эмпирического уровня.
Студенты с теоретическим уровнем мышления глубже и шире отвечают на вопросы анкет, входящие в содержание и объем понятий, вскрывают связи между понятиями, применяя методы научного познания, выстраивают их в систему, работают с учебными понятийными комплексами теоретического уровня.
Для практического уровня мышления характерно осознание студентами границ применимости теории и перенос полученных теоретических знаний на практику. Студенты этого уровня мышления осознают отличие эмпирических знаний от теоретических и практических, работают с понятийными комплексами практического уровня.
Студенты с методологическим уровнем мышления уверенно отвечают на все вопросы представленных анкет, работают с учебными понятийными своей в их умеют применять по уровню мышления можно комплексами различного уровня и профессиональной деятельности.
