Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Межпредметные связи в системе развивающего обучения студентов в педвузе
1.1. Статус межпредметных связей в современной дидактике 21
1.2. Роль системного подхода в реализации межпредметных связей физики и математики при обучении студентов физике 38
1.3. Анализ состояния проблемы реализации межпредметных связей физики и математики в содержании обучения студентов физике в педвузе 46
Выводы по главе 1 71
ГЛАВА II. Методические условия и средства реализации межпредметных связей физики и математики при обучении студентов физике в педвузе
2. 1. Традиционная методика межпредметного обучения ..75
2. 2. Инновационная методика межпредметного обучения 85
2. 3. Дидактический материал, соответствующий методической системе межпредметного обучения студентов физике 95
2. 3. 1. Задачи межпредметного содержания и методика формирования профессионального умения их решать...96
2. 3. 2. Межпредметные связи физики и математики в истории развития электродинамики 100
Выводы по главе II. 108
ГЛАВА III. Организация и результаты педагогического эксперимента
3. 1. Задачи, организация и методика проведения педагогического эксперимента 111
3. 2. Анализ результатов пробного педагогического эксперимента 120
3. 2. 1. Результаты сформированности профессиональных знаний о межпредметных связях 122
3. 2. 2. Результаты сформированности предметных и методологических межпредметных знаний физики и математики, необходимых для успешного решения физических задач 128
3.3. Анализ результатов обучающего и контрольного педагогического экспериментов 132
3.3. 1. Основные результаты обучающего эксперимента 132
3.3. 2. Результаты сформированности профессиональных знаний о межпредметных связях 134
3.3.3. Результаты сформированности предметныхх и методологических межпредметных знаний физики и математики, необходимых для успешного решения физических задач 136
3. 3. 4. Основные результаты контрольного эксперимента... 138
Выводы по главе III 141
Заключение 143
Библиография
- Роль системного подхода в реализации межпредметных связей физики и математики при обучении студентов физике
- Анализ состояния проблемы реализации межпредметных связей физики и математики в содержании обучения студентов физике в педвузе
- Дидактический материал, соответствующий методической системе межпредметного обучения студентов физике
- Анализ результатов обучающего и контрольного педагогического экспериментов
Введение к работе
Актуальность исследования. Глубокие политические и социально-экономические изменения, происходящие в нашей стране в последнее десятилетие, кардинальная смена государственных, общественных и ЛИЧНОСГНЬК приоритетов с особой остротой поставили задачу разработки новой образовательной политики, связанной с обновлением и совершенствованием системы высшего обра-зования, в том числе и педагогического. Эти изменения в системе образования приводят к тому, что центр тяжести начинает смещаться к идеям личностно ориентированного, адаптированного, развивающего обучения, которые в Большей степени способствуют формированию не только профессионально знающего специалиста, но и высоко интеллектуального, образованного человека. Чтобы реализовать эти идеи, необходимо повышать научно-методический уровень преподавания, при этом от предметно-содержательного метода изложения материала следует переходить к широкому использованию интегративных связей, где принцип межпредметных связей становится ведущим.
В последнее время проблема межпредметных связей (МПС)получила даль
нейшее развитие в трудах: психологов (Г.А Берулава, ЕЛ.Кабанова-Меллер,
НА. Менчинская); педагогов и методистов (МЛ. Берулава, Г.Г. Граматов,
Н В. Груздева, ИД Зверев, ДМ.Кирюшкин, В.Н.Максимова, А.В. Петров,
Н.И. Резник, В.Н. Ретюнский, А.В. Усова, В.Н. Федорова, И.П. Яковлев). Различ
ные аспекты МПС нашли отражение в диссертационных работах по .методике
преподавания физики: С.Л. Бабиной, А.А. Боброва, Е.С.Валович, А.И. Гурьева,
М.Д. Даммер, Ю.Л. Дика, B.C. Елагиной, СП. Злобиной, В.Р. Ильченок, И.С. Ка
расевой, Ц.Б.Кац, САКрестникова, В.Н. Максимовой, Э. Мамбетакунова,
Т.Е.Романовой, А.Ю. Румянцева, В.С.Самойлова, С.А.Старченко, Б.Л. Тевлина,
Н.Н. Тулькибаевой, ВД.Хомутского, В.Н. Янцена, О.А Яворука и других. Не-
БН&ЛИОТЕКА
смотря да большое количество работ по данной проблеме материалах :із-с= є российских и международных конференций сBvwete^jgB^oj:tfoffiftiьй%жЧ^<=>^хоДт
0> Щш$(0 %
продолжать исследования в области МПС.
Проблема МПС в педагогике не нова, она имеет достаточно длительную историю развития от концепций Я А. Коменского, КД. Ушинского, НК. Круп ской до идейВ.Н.. Федоровой, А.В. Усовой, В.Н. Максимовой, получивших воплощение в теоретических основах их организации и реализации. В настоящее время большая часть научных исследований, в том числе диссертационных, по священа средней школе. При этом все авторы отмечают, что применительно высшей школе проблема МПС требует дополнительного исследования, потом что процесс обучения студентов в вузе имеет свои особенности и специфику п сравнению с учебно-воспитательным процессом в школе.
Анализ работ в рассматриваемой области позволил выделить важнейши вопросы теории и практики МПС, требующие исследования, а задачи - разре шения. Недостаточно разработаны в настоящее время уровни и формы реализа ции МПС физики и математики для обучения студентов в педагогическом вуз не определены их процессуальные и нормативные функции. Программы вые шей школы по естественно-математическим дисциплинам не нацеливают пре .подавателей и студентов на осуществление МПС, поэтому на практике учеб познавательная деятельность по осуществлению связи физики с математике носит поверхностный, случайный, декларативный характер, при этом сведе о ведущей роли математики в развитии физики раскрываются не в полной ме
Выделенные недостатки имеют характер противоречий между тем, чт
должно быть и тем, что есть на самом деле, иным и словам и: 1) между пре дм
ным обучением и необходимостью формирования целостного представления
мире; 2) необходимостью разработки нормативных и процессуальных функ
МПС физики с математикой в системе развивающего обучения физике в педв
зе и недостаточной разработанностью методики и технологии реализации эт
связей; 3)между осознанием необходимости реализации межпредметных ев
зей физики с математикой и слабой методической подготовкой студентов к
осуществлению на практике.
Данные противоречия позволяют сформулировать проблему исследо
ния: недостаточная разработанность методики реализации межпредметнь
связей при обучении студентов в вузе приводит к тому, что они самостоятельно не могут переносить знания из математики в физику на основе принципа межпредметных связей.
Для решения вышеназванной проблемы требуется специальная подготовка студентов в педвузе, поэтому сохраняется актуальность исследования состояния МПС физики с математикой в содержании и структуре обучения студентов физике. Решение данной проблемы требует разработки соответствующей технологии использования принципа межпредметных связей в учебном процессе по ф шике в вузе.
Важность и актуальность рассматриваемой проблемы и связанных с ней противоречий в теории и методике обучения физике послужили основанием для определения темы нашего исследования: «Методика осуществления межпредметных связей физики с математикой в условиях комплексной технологии обучения студентов педвуза».
Цель исследования «заключается в разработке методики реализации межпредметных связей физики с математикой в педвузе, а также в выявлении способов и средств повышения качества знаний студентов по физике и умений осуществлять студентам и МПС в условиях комплексной технологии обучения.
Объектом исследования послужил процесс обучения студентов физике в педвузе в условиях реализации межпредметных связей физики и математики.
Предметом исследования являются нормативные и процессуальные функции межпредметных связей физики с математикой в педвузе, а также технология обучения физике, в основе которой лежит взаимосвязанная триада «задача - диалог - игра».
Цель, объект и предмет исследования позволили сформулировать гипотезу: качество знаний студентов по физике и их подготовленность к осуществлению межпредметных связей в школе будут более результативными, если: - в процессе обучения физике будут планомерно и систематически осуществляться нормативные и процессуальные функции межпредметных связей физики с математикой;
в основу методики реализации межпредметных связей физики с математикой положить разработанную нами комплексную технологию обучения на-основе взаимосвязанной триады «задача-диалог-игра», позволяющую использовать достоинства каждого из трех базовых ее компонентов в развитии предметных, методологических и частно дидактических знаний студентов;
в процессе обучения физике знакомить студентов с обобщенными методами и приемами осуществления межпредметных связей физики с математикой, позволяющими осознанно переносить их в новую для них ситуацию, например, в школьную.
В соответствии с целью и гипотезой исследования в работе были поставлены следующие задачи:
изучить состояние исследуемой проблемы в дидактике физики, а также в практике обучения студентов в педвузе;
разработать модель учебного процесса при обучении студентов в педвузе, включив в нее нормативные и процессуальные функции принципа МПС физики с математикой;
разработать технологию обучения студентов решению физических задач на основе использования триады «задача-диалог-игра»;
выявить влияние разработанной методики на качество методологических и частнодидактических знаний студентов по физике, умений осуществлять МПС, а также на умение решать физические задачи.
Методологическую основу исследования составили; на философская уровне - теории познания, деятельности и развития; на обще дидактическом уровне - принцип межпредметных связей, дидактические условия реализации межпредметных связей; на частнодидактическом уровне - системный, дея-тельностный и технологический подходы.
Для решения поставленных в работе задач использовались следующие методы исследования: анализ философской, психолого-педагогической, научно-методической, учебной литературы и нормативных документов по проблеме исследования; анализ учебных планов, программ по физике и математике,
учебно-методических пособий; изучение опыта работы преподавателей, педагогический эксперимент во всех его формах (констатирующий, пробный, обучающий, контрольный) по проверке эффективности предлагаемой методики реализации МПС физики и математики; метод теоретического моделирования; статистические методы обработки результатов педагогического эксперимента. Решение поставленных задач осуществлялось в четыре этапа:
I этап (1997 - 1998 уч. г.) включал в себя анализ состояния исследуемой про
блемы в педагогической науке и практике обучения в педвузе с целью опреде
ления объекта, предмета, гипотезы и задач исследования. Разработан план про
ведения исследования, осуществлен констатирующий эксперимент.
II этап (1998 - 1999 уч. г.) включал в себя организацию и проведение пробного
эксперимента с целью проверки основных положений гипотезы исследования
на основе трех базовыхтехнологий: 1) задачной, 2) диалоговой, 3) игровой.
Ш этап (1999 - 2001 гг.) включал в себя систематический обучающий эксперимент с целью проверки эффективности разработанной методики, анализ результатов эксперимента и оформление диссертационного исследования. IV этап исследования (2001 - 2003 г г.) включал в себя контрольный эксперимент с целью оценки достоверности результатов исследования; подведения ос -новных его итогов; формулирования выводов и завершения работы по оформлению диссертации.
Научная новизна исследования заключается в:
разработке методики осуществления МПС физики с математикой, предполагающей: выявление специфики нормативных и процессуальных функций межпредметных связей физики с математикой при обучении студентов педвуза; конструирование новой комплексной технологии осуществления МПС на основе взаимосвязанной триады «задача - диалог - игра»;
разработке классификации задач межпредметного характера на основе методологических функций математики в физике и методики реализацииМПС в их решении.
Теоретическая значимость исследования состоит:
в построении модели реализации МПС физики с математикой на основе триады «задача - диалог - игра»;
в разработке нормативных и процессуальных функций принципа межпредметных связей физики с математикой;
в теоретическом обосновании целесообразности и необходимости специально организованной подготовки студентов педвуза к деятельности по реализации МПС физики с математикой.
Практическая значимость исследования состоит:
в выявлении путей и средств реализации МПС физики и математики при обучении студентов физике в педвузе;
в разработке методики реализации МПС физики и математики при формировании у студентов умения решать физические задачи;
в разработке комплекса задач (в том числе имеющих диалоговую форму), которые соответствуют предложенной классификации;
в разработке методических пособий и практических рекомендаций по реализации МПС физики и математики;
во внедрении результатов исследования 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.
в положительном влиянии реализации разработанной методики на качество знаний студентов по физике и умение решать физические задачи.
Обоснованность и достоверность полученных результатов и выводов диссертационного исследования обеспечивается выбором методов исследования, адекватных поставленным задачам; длительностью педагогического эксперимента во всех его видах; использованием методов математической статистики для обработки экспериментальных данных, а также воспроизводимостью результатов эксперимента в различные годы обучения.
На защиту выносится:
Методика обучения студентов физике в педвузе, ориентированная на планомерное и систематическое осуществление нормативных и процессуальных функций межпредметных связей физики с математикой.
Технология осуществления МПС физики с математикой, основанная на использовании взаимосвязанной триады «задача-диалог-игра», направленная на повышение качества знаний студентов по физике и способствующая их подготовке к деятельности по осуществлению межпредметных связей в школе.
Теоретическое обоснование необходимости специально организованной деятельности по обучению студентов педвуза обобщенным приемам и методам реализации межпредметных связей физики с математикой.
Апробация результатов исследования:
Теоретические выводы и практические результаты исследования использовались при написании, методических пособий и рекомендаций для преподавателей и учителей. Материалы исследования докладывались на 30 научно-методических конференциях, семинарах и совещаниях, наиболее значимые из них: Всероссийская научно-практическая конференция «Инновационные процессы в системе современного образования» (Республика Алтай, 16-20 августа 1999 г.); ХХХШ зональная конференция преподавателей физики, МПФ, астрономии и технологических дисциплин «Подготовка студентов к исследовательской деятельности» (г. Новосибирск, 10-11 октября 2000 г.); Международная научно-практическая конференция «Роль межпредметных связей в системе развивающего обучения» (Республика Алтай, 21 - 25 августа 2001г.); VH, VIII, IX, X Всероссийские научно-практические конференции «Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов» (г. Челябинск, май 2000,2001,2002,2003 г г.); XXXVI Зональная конференция преподавателей физики, методики преподавания физики, астрономии и технологических дисциплин педвузов Урала, Сибири и Дальнего Востока по проблеме «Подготовка учителя к реализации профильного обучения в средней школе» (г. Новосибирск, 2 октября 2003 г.).
Роль системного подхода в реализации межпредметных связей физики и математики при обучении студентов физике
Синтетическое мышление как процесс отражения объективного мира характеризуется постоянным и непосредственным включением анализа в процесс синтеза так, что анализ не предшествует синтезу, а сопутствует ему, давая возможность видеть целое постоянно.
Для преподавателя естественнонаучных дисциплин, владеющего таким мышлением, характерна способность проникать в связи частей, не выделяя их из целого, не вырывая их из него, не изолируя их как от целого, так и друг от друга.
Так как на современном этапе развития науки естественнонаучное мышление одновременно должно быть теоретическим, интегративным. и синтетическим, то его мы определяем в целом следующим образом:
Теоретическое интегративное, синтетическое мышление. — это такой процесс отражения объективного мира в аналитической и синтетической формах познавательной деятельности, когда восстанавливаются те диалектические взаимосвязи, которые осуществляют снятие противоречия между целостным представлением о мире и частным его видением с позиции отдельных наук, когда анализ становится подчиненным синтезу.
Таким образом, теоретическое интегративное, синтетическое мышление - это проявление диалектического мышления, формируемого в рамках естественнонаучных дисциплин. Мы считаем, что такое видение особенностей диалектического мышления при обучении конкретным наукам, дает возможность преподавателю не только осознавать специфику вырабатываемого мышления, но и оценивать степень его сформированности.
В дальнейшем для краткости мы будем использовать термин «интегративное мышление», если не будет необходимости выделять все указанные аспекты диалектического мышления в современном естествознании
Анализ дидактических возможностей для формирования интегративного мышления показывает, что в арсенале современной дидактики для этих целей могут выступать только МПС, которые в рамках традиционного обучения выступали в роли дидактического условия ив основном носили иллюстративный, декларативный характер и опирались на ассоциативную психологию, которая игнорирует тот факт, что мышление по своей сути является обобщением. Поэтому такая психологическая ориентация приводила к ограниченной трактовке целей, задач и функций МПС и, как следствие, к недооценке их роли в формировании теоретического мышления и, в частности, такой его стадии, как интегративное, синтетическое мышление. Когда же появилась альтернативная традиционному система образования (развивающее обучение), положившая в основание теоретическое мышление, то, естественно, появилась необходимость пересмотреть статус МПС в этой системе. В своей работе мы придерживаемся той позиции, что в системе развивающего обучения основную роль в развитии современного естественнонаучного мышления должны играть МПС. Однако для этого их статус должен повыситься до такого уровня, когда они начинают обладать всеобщностью воздействия на педагогический процесс и приобретают роль основополагающего дидактического принципа, позволяющего через свои сущностные, нормативные и процессуальные функции решать указанную проблему образования. В связи с этим проблема роли МПС в системе развивающего обучения приобретает особую теоретическую и практическую ценность. И чтобы массовая школа могла использовать положительные результаты такой концепции межпредметного образования, необходимы исследования этой проблемы на уровне высшей школы, разработка методики реализации МПС в новых условиях и подготовка специалистов, способных и готовых внедрять ее в практику школьного обучения. Определенную часть этой проблемы мы решаем, рассматривая Ml 1С физики и математики при обучении студентов физике, способных внедрять новые технологии обучения, отвечающие требованиям времени. Методологическую основу исследования составили: - на философском уровне - материалистическая теория познания, теории деятельности и развития; - на общедидактическом уровне - принцип межпредметных связей, дидактические условия реализации межпредметных связей; - на частнодидактическом уровне — системный, деятельностный и технологический подходы.
Для решения поставленных в работе задач использовались следующие методы исследования: - анализ философской, психолого-педагогической, научно-методической, учебной литературы и нормативных документов по проблеме исследования с целью изучения ее состояния в педагогической науке и практике; - анализ учебных планов, программ по физике и математике, учебно-методических пособий с целью выяснения вопроса отражения в них МПС физики и математики в вузе и школе; - изучение опыта работы преподавателей физики и математики в аспекте исследуемой проблемы; - педагогический эксперимент во всех его формах (констатирующий, пробный, обучающий, контрольный) по проверке эффективности предлагаемой методики реализации МПС физики и математики при формировании у студентов умения решать физические задачи; - метод теоретического моделирования; -диагностические методы: анкетирование, беседы со студентами и учителями, проведение контрольных срезов, самостоятельных работ, тестирование;
Анализ состояния проблемы реализации межпредметных связей физики и математики в содержании обучения студентов физике в педвузе
Функциональная зависимость тока от напряжения вакуумного з диода имеет вид: I(U) = hU2. Найти угловой коэффициент касательной, проведенной к кривой I = I(U) в точке ее, абсцисса которой равна: а) 100В; б) 49В. Определить сопротивление диода в этих точках, если коэффициент b в системе СИ численно равен 3-Ю"4, а также единицы измерения коэффициента Ь. (Задача 10 приложения 1) Задача 5. По закону Кулона сила взаимодействия двух электрических Чх Ъ „ зарядов определяется формулой: F = г, где Є0 = 8,85-10 Ф/м — электрическая постоянная, є - диэлектрическая проницаемость среды относительно вакуума. На какое расстояние сблизятся два заряда qx = 33,3 -10"9 Кл и q2 = 40 -10"9 Кл, находящиеся на расстоянии 20 см друг от друга, если на это была затрачена работа 18 -10"5 Дж? (Разделяющей средой служит воздух, для которого є = 1). Получить результаты двумя способами (с помощью точных вычислений, а также с помощью приближенных) и сравнить их. (Задача 15 приложения 1).
При проверке результатов контрольных работ были получены следующие результаты: 1. При решении задания 1 около 17% студентов показали свое неумение работать с графиками физических процессов и 21% не смогли выразить единицы измерения. 2. Примерно 20% студентов не смогли решить задачи 2 и 3 в связи с тем, что не смогли вспомнить закон Ома для полной цепи и закон электромагнитной индукции Фарадея. 3. Неумение использовать математические формулы, а также ошибки в преобразовании их снизили оценку у почти 19% тестируемых. 4. Значительная часть учащихся до сих пор не умеет работать с приближенными величинами, т.е. имеет только начальные навыки обращения с ними (18%). 5. При решении задач данного теста не испытало трудностей лишь порядка 5% студентов. Исходя из анализа контрольных работ и анкет, нами сделаны следующие выводы: - студенты слабо владеют умениями анализировать условие задач и пользоваться справочным материалом; - при решении многих задач они недостаточно владеют математическим аппаратом; - со временем ослабевает навык учащихся перевода дольных единиц в кратные и наоборот; - отсутствуют навыки работы с математическими графиками в приложении к физическим процессам; - самым значительным недостатком является отсутствие осознанных приемов решения задач и непонимание роли математики в познавательном процессе.
Также было проведено исследование материалов вступительных экзаменов по физике: 1. Проведен предварительный анализ всех задач, предлагавшихся на вступительных экзаменах в вузы и контрольных работ, составленных автором. 2. На вступительном экзамене по физике преподаватель во время беседы задавал абитуриентам дополнительные вопросы по решению задач, которые вызвали затруднения во время ответа. 3. Проанализированы черновые решения задач абитуриентов для выяснения используемых приемов по решению физических задач. 4. Рассмотрены статьи и книги с анализом типичных ошибок при решении задач по физике и математике. Анализ показал, что: - наибольшую трудность для абитуриентов представляют задачи по механике и электромагнетизму; - большинство абитуриентов не знают общих методов и приемов решения задач, не умеют анализировать условие задачи. Решение идет методом проб и ошибок, источником которого является формальное отношение к решению; - слабые умения и навыки по чтению и построению графиков, плохое владение искусством пользования рисунком или схемой; - абитуриенты слабо владеют математическим аппаратом, особенно при преобразовании формул и решении уравнений или систем уравнений; - не умеют делать перевод единиц измерения физических величин из одной системы в другую; - слабо владеют правилами приближенных вычислений, не производят округления даже конечного результата; - полученный результат решения задачи не осмысливается (нет соотношения полученного результата с реальной действительностью). Абитуриенты почти не имеют представления об анализе решения физической задачи.
Аналогичные результаты были обнаружены при анализе контрольных работ у студентов младших курсов. Это и не удивительно, так как «сегодняшние» абитуриенты - это «вчерашние» выпускники школ и «завтрашние» студенты
В целях выяснения состояния проблемы МПС физики и математики в практике обучения были прослушаны и проанализированы 87 уроков физики и 45 уроков математики; проанализированы календарные и поурочные планы учителей 8 школ; проведены беседы с учителями этих школ по интересующим их и нас вопросам, в которых акцент ставился на поиск способов повышения качества решения физических задач, на осмысление эвристических возможностей в этом виде познавательной деятельности.
Дидактический материал, соответствующий методической системе межпредметного обучения студентов физике
Коэффициент успешности развития у учащихся межпредметных знаний, определяемый по формуле: / = "р7-, где \ и К . средние коэффициенты полноты сформированности знаний до необходимого уровня по результатам начального и конечного среза соответственно. Окончательно вывод об эффективности предлагаемой методики осуществления МПС физики и математики формулируется на основе определения значения коэффициента эффективности (г\), применяемого для сравнения эффективности использования экспериментальных и традиционных форм работы как средства развития межпредметных знаний, определяемых по формуле: .ч , где уэ и ук - коэффициенты успешности развития межпредметных знаний у студентов экспериментальной и контрольной групп соответственно.
Достоверность результатов эксперимента для величин, характеризующих коэффициенты и уровни достижений студентов, определялась на основании критерия согласия X (хи-квадрат) при уровне значимости 0,05. На основе этого критерия осуществляется проверка выдвигаемых гипотез о статистической значимости наблюдаемых различий в контрольной и экспериментальной группах на начальной и конечной стадиях обучения. Для этого рассчитывались статистики Т критерия X по формуле: Пі-число студентов контрольной группы, п2- число студентов экспериментальной группы, Qii - число студентов экспериментальной группы, достигших і-го уровня; СЬ - число студентов контрольной группы, достигших і-го уровня, с — число выделенных уровней. Значение статистики Т (Т наблюдаемая), полученное на основе наблюдений, сравнивается с критическим значением статистики Ткр., которое определяется по таблице X с v = с - 1 степенью свободы с учётом выбранного значения.
В качестве нулевой гипотезы мы предположили, что уровень сформированности межпредметных знаний в контрольной и экспериментальной группах одинаков, имеющаяся разница незначительна. В качестве альтернативной гипотезы предположили, что уровень сформированности межпредметных знаний в контрольной и экспериментальной группах значительно отличается.
При выполнении неравенства: Тнабл Ткр. Нулевая гипотеза отклоняется на уровне значимости, и принимается альтернативная гипотеза. Если выполняется неравенство Тнабл. Ткр., то у нас нет достаточных оснований для отклонения предложения об одинаковом усвоении знаний экспериментальной и контрольной группами. Если хотя бы некоторые Qn и Q2i меньше пяти, то для применения критерия рекомендуется объединить несколько уровней в один так, чтобы все значения их стали не меньше пяти.
Для оценки глубины, полноты и качества усвоения необходимых межпредметных знаний физики и математики использовались как анкеты, раскрывающие профессиональную подготовку учителей физики в этой области, так и тесты-задачи, требующие от студентов переноса знаний математики в физику. Подробные анкеты приведены в главе 1, 3. Тесты-задачи приведены в приложении 1, 2, 3,4.
Анализ результатов пробного педагогического эксперимента Перед пробным экспериментом были поставлены следующие задачи: 1. Уточнить содержание и структуру курса физики в рамках учебной программы с учетом реализации принципа МПС. 2. Проверить и скорректировать систему мер по реализации принципа МПС математики и физики при обучении студентов решению физических задач. 3. Провести первичную проверку влияния реализации разработанной методики. на качество решения физических задач и на качество профессиональной подготовки студентов для реализации МПС физики и математики при решении физических задач. 4. Осуществить коррекцию разработанной дидактической системы реализации МПС и методики реализации МПС при обучении решению физических задач. 5. Уточнить содержание основных этапов внедрения методики в учебный процесс. 6. Уточнить критерии и уровни сформированности умения решать физические задачи межпредметного характера и сформированности профессиональных знаний и умений по реализации МПС физики и математики в учебном процессе при обучении учащихся решению задач. 7. Выявить не только условия эффективности реализации предлагаемой методики, но и затруднения, встречающиеся при ее внедрении в учебный процесс. 8. Отработать содержание, методы и организационные формы для обучающего педагогического эксперимента.
Пробный эксперимент по сформированное предметных знаний проводился автором в Горно-Алтайском государственном университете на базе раздела общей физики «Основы электродинамики» со студентами второго курса физико - математического факультета специальности 2104 в количестве 39 человек (одна экспериментальная группа и одна контрольная). Профессиональные знания оценивались по тем же анкетам, что и в констатирующем эксперименте.
Таким образом, в ходе исследования использовались анкеты 1 - 8, а также задачи с различным типами МПС физики и математики. Лекции проводились по разработанной методике в обеих группах, а практические, семинарские занятия в контрольной группе - по традиционной методике, в экспериментальной - по предлагаемой автором. Кроме того, в экспериментальной группе проводился спецкурс «Роль МПС в системе современного образования», где основное внимание уделялось реализации МПС физики и математики в системе развивающего обучения.
Следует заметить, что в контрольных группах всегда находились студенты, выполняющие исследовательские работы в рамках системы развивающего обучения и посещающие отдельные занятия указанного спецкурса. Тем самым они повышали показатели контрольной группы в педагогическом эксперименте.
Проведем анализ полученных в ходе пробного эксперимента результатов. Результаты сформированности профессиональных знаний о межпредметных связях Прежде чем начать анализ, заметим, что во всех приведенных диаграммах: - штриховка ответов на первый вопрос анкета - штриховка ответов на второй вопрос ответов - штриховка ответов на третий вопрос анкеты
При этом в первом квадрате диаграммы собран тот процент отвечающих, который дал вполне определенный и внятный ответ на вопрос, во втором квадрате те, которые делали попытку ответа, в третьем квадрате -те, которые вообще не смогли ответить на вопрос.
Приведенные сравнительные диаграммы для экспериментальной и контрольной групп по всем выделяемым нами аспектам межпредметных связей наглядно показывают, что студенты, полноценно обучающиеся по предлагаемой нами методике, имеют явное преимущество перед теми, которые обучаются по традиционной системе. У них отмечается сформированность профессиональных знаний, определяющих основу современных технологий по организации межпредметного образования. Они осознают гносеологические, методологические, дидактические, методические, теоретические, практические и терминологические аспекты межпредметных связей, ориентируются в функциях, уровнях и формах реализации МПС; осознают причины повышения роли МПС в современном образовании до уровня основополагающего дидактического принципа, определяющего процесс формирования и развития современного теоретического интегративного мышления и разрешающего главное противоречие: в условиях предметного обучения осуществлять » межпредметное образование
Анализ результатов обучающего и контрольного педагогического экспериментов
Предложенные в работе модель дидактической системы и методическая система обучения студентов педвуза физике в условиях реализации МПС физики и математики может определять содержание и структуру процесса обучения студентов в педвузе.
Обоснована теоретически и практически целесообразность и необходимость специально организованной подготовки студентов педвуза к деятельности по реализации МПС с математикой в рамках РО для формирования у них современного интегративного естественнонаучного мышления.
Разработанная классификация физических задач и комплекс задач, в том числе диалоговой и полилоговой формы являются определяющими в представленной методике использования МПС физики и математики для формирования у студентов умения решать физические задачи с учетом повышения роли математики в развитии современной физики, в том числе ее продуктивной и творческой составляющих.
Разработанная методика строится на основе трёх базовых технологий: 1) задачной; 2) диалоговой; 3) игровой, которые относятся к рефлексивно-инновационным технологиям. При этом рефлексия вырабатывается как в плане предметных, методологических, так и профессиональных знаний.
Анализ результатов проведенного исследования позволил нам сделать следующие выводы : Существующая в настоящее время система подготовки учителей физики в педвузе не обеспечивает должного роста уровня их профессионально-методической подготовки к реализации межпредметных связей физики с математикой в практике преподавания физики в школе. Учителями и студентами не полностью осознаются гносеологические, методологические, дидактические и др. аспекты межпредметных связей.
Поэтому необходима специальная подготовка будущих учителей в педвузе к деятельности по реализации МПС физики с математикой.
В работе обосновывается идея, что межпредметные связи в системе развивающего обучения приобретают статус дидактического принципа, реализация которого в процессе обучения физике студентов педвуза приводит к формированию и развитию современного естественнонаучного диалектического мышления, носящего интегративный характер.
Учитывая, что в развивающем обучении происходит смена приоритетов -от усвоения готовых знаний к самостоятельной активной познавательной деятельности студентов с учетом их особенностей и возможностей,. мы пришли к выводу, что для решения этой проблемы нужно использовать различные технологии обучения во взаимосвязи. В работе предлагается для этих целей методика, построенная на основе комплексной технологии - «задача-диалог-игра». Все указанные базовые технологии обучения относятся к рефлексивно-инновационным. При этом в педагогическом вузе рефлексия вырабатывается как в плане предметных, методологических, так и профессиональных знаний.
Для использования предлагаемой в работе методики реализации МПС физики с математикой разработан дидактический комплекс, включающий в себя: диалоговые, полилоговые и классические задачи межпредметного характера; учебные пособия по курсу общей физики и по спецкурсу «Роль межпредметных связей в системе современного образования»; алгоритмы (обобщенные планы) для разработки диалоговых задач с использованием межпредметных связей физики и математики. Базой для построения комплекса задач межпредметного характера является разработанная классификация физических задач, основанная на различных методологических функциях математики в физике: раскрытие диалектического единства формы и содержания; реализация эвристической функции математического аппарата; раскрытие сущности математики как языка современной науки; использование математических алгоритмов при решении физических задач и др.
В ходе педагогического эксперимента подтвердилось предположение об эффективности методики реализации межпредметных связей физики и математики, основанной на использовании дидактического принципа МПС с его нормативными и процессуальными функциями и комплексной технологии - «задача-диалог-игра», подкрепленной соответствующими дидактическими средствами. Результаты эксперимента свидетельствуют о положительном влиянии данной методики на качество предметных, методологических и профессиональных знаний и умений студентов, на повышение уровня их продуктивных и творческих способностей. Полученные результаты углубляют понимание сущности МПС, их роли в формировании и развитии познавательных способностей студентов; расширяют представление о возможных путях совершенствования учебных занятий межпредметного характера, а основные положения работы могут стать базовыми при разработке общей методики и технологии подготовки специалистов в педвузе для средней школы с ориентацией на систематическую и целенаправленную реализацию МПС в образовании.
