Содержание к диссертации
Введение
I. Анализ состояния проблемы подготовки и проведения школьных физических олимпиад в России
1.1. О значимости предметных олимпиад 20
1.2. Кратко об истории школьных физических олимпиад в России 24
1.3. Всероссийские олимпиады школьников по физике в настоящее время и анализ выступлений команд регионов на них 35
1.4. Физико-математические олимпиады МФТИ 45
1.5. Соросовские олимпиады школьников по физике 50
1.6. Обзор научно-методической литературы и исследований по рассматриваемой проблеме
1.7. Констатирующий эксперимент 64
Выводы по I главе исследования 75
П. Методика проведения физических олимпиад в основной школе
II. 1. Теоретический и экспериментальный туры физической олимпиады. 77
И. 1.1. О необходимости теоретического и экспериментального туров на физической олимпиаде
II. 1.2. Об олимпиадных задачах теоретического тура 78
II. 1.3. Об олимпиадных задачах экспериментального тура 81
II.2. Методические основы организации и проведения физических олимпиад. Требования к олимпиадным задачам 84
П.2.1. Методика организации и проведения физических олимпиад 84
11.2.2. Требования к задачам теоретического тура олимпиады 88
И.2.3. Требования к задачам экспериментального тура олимпиады 90
И.З. Проведение физических олимпиад в основной школе на современном этапе её развития
II.3.1. О необходимости проведения физических олимпиад, начиная с 7-го класса 92
И.3.2. Особенности преподавания физики в современной основной школе и трудности в проведении физических олимпиад в ней 95
11.3.3. Методическая система проведения физических олимпиад и составления олимпиадных заданий в основной школе 99
П.3.4. Методика составления заданий теоретических туров физических олимпиад и их примеры для учащихся основной школы 106
П.3.5. О методике составления заданий экспериментальных туров физических олимпиад в основной школе 123
II.3.6. Об использование в олимпиадном движении современных информационных технологий
Выводы по II главе исследования 129
III. Методика подготовки учащихся основной школы к физическим олимпиадам III. 1. Теоретическая подготовка школьников к физическим олимпиадам 132
III. 1.1. Начальная работа с учащимися 7-х классов 132
III. 1.2. Теоретическая подготовка школьников 7-х и 8-х классов к физическим олимпиадам
III. 1.3. Подготовка школьников 9-х классов к физическим олимпиадам 151
Ш.2. Экспериментальная подготовка школьников к физическим олимпиадам 155
111.2.1. Основы экспериментальной подготовки 155
111.2.2. Лабораторный практикум по физике 158
111.2.3. Методика проведения занятий по экспериментальной подготовке к олимпиадам с учащимися основной школы 162
III.3. Структура и календарный план занятий по олимпиадной подготовке учащихся основой школы 165
Выводы по III главе исследования 169
IV. Педагогический эксперимент
IV. 1. Организация педагогического эксперимента 172
IV.2. Проведение и результаты педагогического эксперимента 176
IV.2.1. Идея педагогического эксперимента. Первые шаги 176
IV.2.2. Поисковый педагогический эксперимент 179
IV.2.3. Обучающий педагогический эксперимент 184
Заключение 201
Список литературы 203
Приложение 1. Положение о Всероссийской олимпиаде школьников 221
Приложение 2. Описания лабораторных установок практикума, созданного в ходе исследования
- О значимости предметных олимпиад
- Теоретический и экспериментальный туры физической олимпиады.
- Теоретическая подготовка школьников к физическим олимпиадам
Введение к работе
Современный этап развития науки и техники требует как подготовки большого числа высококвалифицированных специалистов в области естественных и технических наук, так и существенного совершенствования этой подготовки. Надлежащее решение этих задач невозможно, в первую очередь, без значительного повышения уровня преподавания дисциплин естественнонаучного цикла и курса математики, усиления при обучении школьников и студентов индивидуального подхода к ним, раннего выявления и развития творческих способностей как школьников, так и студентов - будущих специалистов.
Гуманистические тенденции развития современного образования ориентированы на развитие личности. В современных условиях перехода к лич-ностно-ориентированному образованию особое значение приобретает проблема работы с одарёнными учащимися, в том числе в области физики. При этом важным оказывается не только развитие имеющейся одарённости учащихся, но и выявление одарённости, ещё никак себя не проявившей. Значение работы с одарёнными в области физики учащимися трудно переоценить в связи с особенностями в социально-экономическом развитии страны в настоящее время, приводящими к острой необходимости подготовки значительного числа специалистов самого высокого уровня в области физики и техники.
Одной из эффективных форм работы с одарёнными учащимися всегда были различного уровня олимпиады школьников. Предметные олимпиады (в том числе и физические) как один из видов неформального образования являются той открытой образовательной средой, которая предоставляет возможность получения гибких, индивидуализированных, созидающих знаний. Они позволяют выявить ещё в школьный период обучения наиболее одарённых учащихся, правильно и своевременно сориентировать их в выборе
будущей профессии, пропагандируют научно-технические знания среди молодёжи.
Олимпиада как форма учебного процесса способствует подъёму интеллектуального уровня всех участников: школьников и учителей. Это особенно важно в настоящее время, когда так возрастает спрос на творчески развитых, всесторонне образованных специалистов. Однако методика проведения предметных олимпиад, в том числе физических, сформировалась в условиях единой общеобразовательной школы, когда задачи формирования знаний и умений были приоритетными по сравнению с задачами развития личности учащегося. Естественно, что при этом в последние годы внимание к олимпиадам по физике на всех уровнях ослабло, их стали вытеснять другие формы работы по развитию одарённости учащихся - конкурсы, интеллектуальные марафоны, конференции и пр. Не отрицая ни в коей мере значения и роли этих форм работы, нельзя в то же время смириться с тем, что колоссальный развивающий потенциал олимпиад по физике оказывается не реализованным, прежде всего, из-за несоответствия методики их подготовки и проведения специфике современного этапа развития школы.
В последние 10-15 лет в российской школе произошли весьма серьёзные изменения, не учитывать которые просто недопустимо во всех вопросах образования и, в частности, в проблемах олимпиадного движения.
Во-первых, школа перестала быть единообразной, появились различные виды средних учебных заведений, включая и инновационные (гимназии, лицеи, колледжи). Во-вторых, различные школы работают по разным программам [124] и учебникам [34, 37-39, 41-42, 111-113, 172-174, 179, 185-187], т.е. исчез так называемый стабильный учебник [80, 109-110]. В-третьих, изменилась и структура средней школы - произошло деление общеобразовательной средней школы на основную (до 9-го класса включительно) и профильную (10-11 классы). Если физику раньше преподавали в 7-8 классах в виде пропедевтического курса, а далее в 9,10 и 11 классах - систематический
курс, то теперь есть основная школа (физика в ней в 7-9 классах) и старшие профильные классы: 10-ый и 11-ый.
Следует отметить, что в основной школе будут учиться все дети, курс физики (как и другие курсы) в этой школе будет завершённым и на этом закончится обязательное образование по физике для всех. В старших (профильных) классах будут учиться только те учащиеся, которые хотят расширить своё образование и, в основном, стремятся поступить в высшее учебное заведение.
В этих условиях курс физики в 7-9 классах основной школы приобретает принципиально новое значение. Он становится базовым и должен обеспечить знание основ физической науки, необходимое любому современному человеку, даже если его профессия не связана с физикой.
В настоящее время Министерством образования РФ рекомендованы около десятка программ курса физики основной школы, в основу которых положен «Обязательный минимум содержания основного общего образования по физике» с Базисным учебным планом общеобразовательных учреждений, который выделяет по 2 учебных часа в неделю в 7, 8 и 9 классах [108, 124]. При этом каждая школа и каждый учитель имеют возможность работать по любой из утверждённых программ или по авторской программе, так что единообразия в преподавании физики в 7, 8 и 9 классах основной школы России нет. Основным критерием является выполнение всеми учителями обязательного минимума содержания образования по физике.
Отмеченные выше обстоятельства должны учитываться при решении вопросов, указанных в названии нашей диссертационной работы. Во-первых, там в названии уже фигурирует основная школа. А, кроме того, обучение физике в основной школе имеет теперь другое содержание. Подчеркнём, что это раньше не решалось, это новая проблема и простой перенос наработанного по физическим олимпиадам в сложившихся условиях практически невозмо-жен.
Обратимся опять к проблеме олимпиадного движения вообще и покажем актуальность разрабатываемой нами конкретно темы.
Совершенно очевидно, что нельзя недооценивать роль олимпиад по физике. Особенно это очевидно в настоящее время, когда интерес к физике и как учебному предмету и как науке в среде молодёжи упал, да и внимание к физике в школе не растёт, а уменьшается.
Способствуя развитию физического мышления учащихся, познанию ими современной физической картины мира, изучение физики не только формирует научное мировоззрение [102], но и закладывает фундамент для освоения специальных дисциплин. Глубокое изучение физики играет чрезвычайную роль в становлении современной образованной личности. И во всей палитре методов и средств, форм обучения физике не малую роль играют физические олимпиады [72, 74].
Для решения олимпиадных задач, как известно, требуются знания и умения, не выходящие за рамки школьной программы. Решение этих задач, как правило, не связаны с необходимостью выполнять громоздкие вычисления. В то же время для решения олимпиадной задачи недостаточно умения применять широко известного алгоритма. Это надо хорошо понимать. Олим-пиадные задачи требуют от учащихся ясного понимания основных законов физики, подлинно творческого умения применять эти законы для объяснения физических явлений, развитого ассоциативного мышления, да и достаточной сообразительности. Начиная с третьего этапа, Всероссийская олимпиада наряду с теоретическим туром включает в последние годы в себя и экспериментальный тур. Решение заданий экспериментального тура требует от учащихся ещё и определённых умений и навыков в проведении и постановке физических опытов, работы с различными измерительными приборами, умения проводить обработку результатов измерений. Этим вопросам, как правило, в основной школе внимание практически уделяется весьма скромное. Это связано с отсутствием времени и, в основном, в этом играет роль отсутствие необ-
ходимой материально-технической базы в школе. Многолетний опыт проведения олимпиад по физике показывает, что участники олимпиад значительно лучше справляются с теоретическими заданиями. Экспериментальная же подготовка наших школьников ещё нуждается в существенном усилении, поэтому мы считаем, что на всех этапах олимпиад, начиная со школьного, наряду с теоретическим туром обязательно должен проводиться и экспериментальный тур.
До сих пор физические олимпиады в СССР и России проводились, в основном, начиная с 9-го класса. Правда олимпиады в 8-ом классе имеют место, однако, они заканчиваются на начальных этапах: школьном и районном (последующие этапы, а именно, областной, зональный и финальный в этом классе не проводятся), а в г. Москве есть определённый, вполне удачный опыт проведения олимпиад и с учащимися 7 классов. Но в целом 7-8 классы основной школы, если взять всю Россию, остаются практически вне олимпиадного движения по физике. Кроме того, к настоящему времени нет систематизированных и достаточно полных методических разработок в области подготовки и проведения физических олимпиад в основной школе (7, 8 и 9 классы). Это негативным образом сказывается как на массовости олимпиадного движения, так и на качестве подготовки по физике его участников.
Мы считаем, что олимпиады по физике надо проводить и в основной школе, начиная с 7-го класса, что приведёт как к лучшей подготовке участников олимпиад к предстоящим состязаниям, так и большей массовости участников олимпиад и, следовательно, будет способствовать преодолению весьма отрицательной тенденции, как падение интереса к физике. Проведение олимпиад в основной школе, несомненно, приведёт к более активному развитию всех школьников, к усилению внимания к физике как со стороны школьников, так и со стороны учителей физики, администраций школ, районов, городов и т.п.
Остановимся еще на одном вопросе. Известно, что выделяют четыре функции олимпиад (стимулирующую, обучающую, контролирующую и представительскую), о чем подробно будет описано в I главе исследования, но надо, учитывать и время, в котором живем. В условиях рыночной экономики каждый приступающий к работе гражданин (да и все работающие граждане), чтобы занять достойную его подготовке и способностям "нишу" в жизни, должен проявлять активность, настойчивость, способность вступать в условия соревнования, решать нестандартные задачи, приходить в различных ситуациях к оригинальным собственным решениям, т.е. не должен быть пассивным, отрешенным от борьбы за какие-то моменты в жизни и т.п.
Но что лучше всего прививает указанные свойства, уводит от «закомплексованности», действительно учит бороться, сосредотачивать все свои усилия на решение поставленной задачи, как не олимпиады вообще и олимпиады по физике в частности. Обычный процесс обучения, конечно, что-то даёт в этом плане, но, к сожалению, мало. Учащиеся на занятиях не всегда активны, вернее, не все активны, часть из них пребывает в спокойном состоянии, особенно, если не ожидает вызова для ответа к доске, да и не очень привлекаются учителем к самостоятельной работе. Поэтому олимпиады так важны, особенно важны сейчас в демократической России, где действуют законы рыночной экономики, условия конкуренции во всех её видах и проявлениях.
Таким образом, в настоящее время целесообразно говорить о новой (пятой) функции физических олимпиад. Суть её в том, что олимпиады способствуют подготовке школьников к современной жизни в условиях рыночной экономики, к условиям конкуренции. Эта функция физических олимпиад (да и олимпиад по любым учебным предметам) является весьма важной, поэтому её целесообразно рассматривать как самостоятельную, несмотря на то, что она связана с другими четырьмя функциями. Условно можно назвать эту функцию «адаптационной», если на первое место в ней ставить задачу по-
мочь учащимся приспособиться к сложным динамичным взаимодействиям в процессе обучения в вузе и в будущей профессиональной деятельности.
Описанную выше ситуацию в подготовке и проведении школьных физических олимпиад можно характеризовать рядом противоречий:
между современными возможностями, которые открывают физические олимпиады, если их проводить в полном объёме в основной школе, начиная с 7-го класса, и реальными явлениями, происходящими в настоящее время в олимпиадном движении, охватывающем в основном учащихся старших классов средней общеобразовательной школы;
между назревшей необходимостью проведения физических олимпиад в основной школе и отсутствием методики проведения физических олимпиад, ориентированной на основную школу;
между методическими задачами, которые вынужден решать учитель при подготовке школьников к участию в физических олимпиадах и неразработанностью целей и содержания подготовки учащихся основной школы к олимпиадам.
Сказанное выше позволяет говорить о существовании обобщённого противоречия между возможностями физических олимпиад в решении задач развития у учащихся интереса и способностей к изучению физики, с одной стороны, и отсутствием научно обоснованной, учитывающей особенности современного этапа школьного физического образования методики проведения олимпиад по физике и подготовки к ним учащихся, с другой стороны.
Это противоречие определяет актуальность темы исследования «Методика подготовки и проведения физических олимпиад в основной школе России».
Для решения вопросов, связанных с проблемой олимпиадного движения, учитывались труды психологов Г.А.Балла, Л.С.Выгодского, В.В.Давыдова, Е.И.Машбица, С.Л.Рубинштейна, В.В.Рубцова, Н.Ф.Талызиной, Л.М.Фридмана, А.Ф.Эсаулова [5, 27, 32, 43, 44, 45, 98, 130, 131, 159, 178,
197], а также труды дидактов Ю.К.Бабанского, И.Я.Лернера, М.И.Махму-това, М.Н.Скаткина, И.Э.Унт, Г.И.Щукиной и др. [2, 33, 50, 58, 94, 97, 148, 149, 165, 190, 191].
Содержательные и процессуальные аспекты предметных олимпиад рассматривались в работах П.Л.Капицы, Н.В.Карлова, А.Н.Колмогорова, А.П.Савина, В.Н.Сойфера, Б.И.Миропольского, И.С.Петракова, В.И.Вышне-польского, И.Г.Шомполова и др. [26, 29, 31, 71, 72, 74, 114, 126, 152, 164, 188].
Физическим олимпиадам были посвящены работы Л.Г.Асламазова, И.И.Бажанского, Ю.М.Брука, А.И.Буздина, Б.Б.Буховцева, Б.П.Вирачева, А.Р.Зильбермана, И.А.Иоголевича, О.Ф.Кабардина, Б.С.Кирьякова, С.М.Козела, В.А.Коровина, С.С.Кротова, В.И.Лукашика, О.Ю.Овчинникова, В.А.Орлова, ОЛ.Савченко, И.Ш.Слободецкого, И.В.Стариковой, В.И.Чиви-лёва и др. [3, 7, 8, 12, 19, 24, 25, 36, 54, 55, 57, 68, 81, 82, 84, 85, 86, 95, 106, 146, 150, 151, 156, 161, 183, 192, 193].
Идеи и результаты психолого-педагогических и методических работ по проблеме олимпиадного движения легли в основу проводимого исследования. Однако в этих работах не ставилась и, следовательно, не решалась проблема разработки методики подготовки и проведения олимпиад по физике в основной школе с учётом современных особенностей школьного физического образования.
Таким образом, проблема исследования состоит в поиске научно-методических основ и разработке содержательных и процессуальных аспектов олимпиад по физике в основной школе.
Объектом исследования является процесс подготовки и проведения физических олимпиад в общеобразовательной школе.
Предметом исследования является методика подготовки и проведения физических олимпиад в основной школе.
Гипотеза исследования состоит в следующем: если разработать методику проведения олимпиад по физике в основной школе, начиная с 7-го класса, учитывающую современную структуру школьного физического образования и вариативность программ и учебников по физике, и специальную методику подготовки школьников к этим олимпиадам, направленную на выявление и развитие способностей учащихся к изучению физики, то повысится интерес учащихся основной школы к изучению физики и качество знаний учащихся по физике; возрастут массовость олимпиад разного уровня по физике как в основной, так и в старшей (профильной) школе и результативность участия в них; повысится интеллектуальный уровень развития школьников -участников физических олимпиад; возрастёт интерес к работе и повысится квалификация учителей физики и методистов, участвующих в подготовке и проведении олимпиад, и тем самым будет внесён существенный вклад в решение проблемы работы с одарёнными учащимися и повышения эффективности обучения физике в основной школе.
Цель исследования состоит в разработке методики подготовки и проведения олимпиад по физике в основной школе России.
Для достижения цели и проверки гипотезы настоящего исследования были поставлены следующие задачи:
провести анализ состояния проблемы подготовки и проведения школьных физических олимпиад в России, теоретических исследований и научно-методических публикаций по рассматриваемой проблеме;
обосновать необходимость проведения физических олимпиад и олим-пиадной подготовки в основной школе, начиная с 7-го класса, а также необходимость проведения на олимпиадах по физике двух туров - теоретического и экспериментального;
сформулировать требования к задачам теоретического тура, к заданиям и необходимому физическому оборудованию для проведения экспери-
ментального тура олимпиад как для основной, так и для полной средней школы;
разработать методику организации, отбора содержания задач и заданий, а также проведения олимпиад в основной школе, удовлетворяющую современным требованиям и учитывающую то, что учащиеся могут заниматься по различным программам и учебникам;
разработать методику подготовки учащихся основной школы, начиная с 7-го класса, к физическим олимпиадам, соответствующую современным условиям изучения ими курса физики;
усовершенствовать материально-техническую базу школьного физического кабинета в соответствии с разработанной методикой подготовки учащихся к олимпиадам;
провести экспериментальную проверку выдвинутой гипотезы.
Для решения поставленных задач нами использовались следующие методы и виды деятельности:
теоретические - анализ психолого-педагогической, учебно-методической и специальной литературы и исследований по рассматриваемой проблеме; анализ результативности выступлений команд школьников на Всероссийских физических олимпиадах; анализ содержания задач теоретических туров, заданий и применяемого физического оборудования для экспериментальных туров уже проведённых физических олимпиад; обобщение накопленного опыта по рассматриваемой проблеме; систематизация полученных при исследовании результатов;
экспериментальные - анкетирование, опрос и тестирование школьников, учителей физики, директоров школ и других административных работников в системе образования, занимающихся этой проблемой; беседы со специалистами, стоявшими у истоков Всероссийских олимпиад школьников по физике; беседы с преподавателями-предметниками, в первую очередь, с учителями физики основной школы; наблюдение и
практическая работа в процессе подготовки и проведения физических олимпиад; педагогический эксперимент поискового и обучающего характера.
Исследование проводилось в четыре этапа:
На первом этапе (1981-1995гг.) - предварительном - исследовался опыт проведения физико-математических олимпиад МФТИ и Всероссийских олимпиад школьников по физике, а также методика составления олимпиад-ных заданий. Изучалась методика постановки и проведения учебных физических экспериментов. Началась работа по составлению олимпиадных задач и методических пособий по их решению. Были созданы учебные лабораторные установки по механике, поставлен ряд лабораторных работ по электричеству. Но на этом этапе всё проводилось, готовилось, проверялось на уровне старшеклассников. Идея начинать физические олимпиады с 7-го класса и вообще в основной школе ещё не возникла, не появилась.
На втором этапе (1996-1997гг.) - констатирующем - исследовался и анализировался опыт проведения физических олимпиад в Московской области, в частности в городе Дубне, а также методика подготовки учащихся к олимпиадам и результаты выступлений дубненских школьников на областных олимпиадах. В результате были выявлены недостатки в организации дубненских олимпиад и отсутствие методической системы олимпиадной подготовки в школах города, что негативным образом сказывалось на результатах выступлений городской команды. Вот на этом этапе исследования и возникла идея физических олимпиад в основной школе России, мысль о потере времени и массовости в олимпиадном движении. Выбор на Дубну пал не случайно. Дело в том, что это родной город для автора. В 1976 году автор закончил среднюю школу №1 названного города и поступил в Московский физико-технический институт. На данном этапе идея проведения физических олимпиад в основной школе укреплялась, постепенно перешла в конкретное
решение, которое и реализовывалась в тех условиях и в тех местах, где проводилось автором исследование.
Третий этап (1997-1998 гг.) - развивающий (поисковый). На этом этапе педагогического эксперимента разрабатывалась методика организации и проведения олимпиад в основной школе, оттачивалась методика подготовки к ним. В лицее «Дубна» была введена в эксплуатацию учебная физическая лаборатория, оснащённая современным оборудованием, включающим в себя лабораторные установки, разработанные и изготовленные в процессе исследования. Было принято решение привлекать к подготовке и проведению школьных физических олимпиад учителей физики школ, а к проведению районных (городских) олимпиад методистов по физике районов (округов) и городов. Проводились олимпиады по физике в 9-х классах, где учитывался обязательный минимум образования по физике в основной школе.
Четвёртый этап (1998-2000гг.) - завершающий. В ходе этапа применялась разработанная методика организации и проведения олимпиад в основной школе, начиная с 7-го класса. К работе по подготовке и проведению школьных и районных этапов олимпиад активно привлекались учителя физики и городской методист. Работа с учащимися по олимпиадной подготовке имела систематический характер и охватила все школы города, что в итоге сказалось на результатах выступлений команды. О Дубненской школе олимпиадной подготовки по физике заговорили в России.
На этом этапе были даны ответы на все поставленные вопросы, решены сформулированные выше задачи, проверена гипотеза исследования, которая подтвердилась, что говорит о завершении исследования. Поэтому данный этап и назван завершающим.
Рассмотрение и организационных, и научно-методических, и психолого-педагогических аспектов подготовки учащихся к олимпиадам по физике и методики проведения этих олимпиад позволяет утверждать, что реализован системный подход к поставленной в исследовании проблеме.
Научная новизна исследования состоит в том, что:
обоснована целесообразность проведения олимпиад по физике и олим-пиадной подготовки учащихся основной школы, начиная с 7-го класса, с активным привлечением к этой работе учителей физики и методистов;
предложены этапы физических олимпиад в основной школе (два школьных и районный - в 7-ом классе; школьный, районный и областной - в 8-ом классе; школьный, районный, областной, зональный и финальный - в 9-ом классе);
обоснована целесообразность проведения теоретического и экспериментального туров на всех этапах олимпиад;
разработана методика составления олимпиадных заданий, учитывающая современное состояние преподавания физики в основной школе;
сформулированы методические рекомендации по отбору участников олимпиад, в основу которых положены принципы открытости и доступности олимпиад;
предложена методика подготовки учащихся основной школы к физическим олимпиадам, которая основана на глубокой индивидуализации и ориентирована на развитие творческих способностей учащихся и расширение их самостоятельности;
разработаны методические рекомендации для учителей физики и методистов по проведению школьного и районного этапов физических олимпиад и олимпиадной подготовки учащихся в основной школе.
Теоретическая значимость работы определяется обоснованием системного подхода к проведению олимпиад по физике в основной школе как одной из эффективных форм работы с одарёнными в области физики учащимися и идеи блочного построения олимпиадных заданий в условиях вариативности программ и учебников по физике.
Практическая значимость исследования состоит в том, что:
разработаны комплексы требований, предъявляемых к олимпиадным задачам, заданиям и необходимому физическому оборудованию, используемым на различных турах физических олимпиад основной школы;
разработано содержание деятельности учителей физики школ и методистов районов (округов) и городов в подготовке школьного и районного этапов физических олимпиад и в организации подготовки учащихся основной школы к участию в этих олимпиадах;
создан специальный лабораторный практикум по физике, ориентированный на учащихся основной школы, готовящихся к физическим олимпиадам.
На защиту выносятся:
Обоснование целесообразности и возможности проведения физических олимпиад в основной школе России, причём при активном привлечении учителей школ и методистов районов к самостоятельному проведению школьных и районных этапов олимпиад.
Методика подготовки учащихся основной школы к физическим олимпиадам, включающая в себя изучение теории, решение задач и экспериментальные исследования, а также разработанные формы и методы проведения занятий по углублённому изучению физики.
Методика проведения физических олимпиад в основной школе России, включающая обязательное наличие теоретического и экспериментального туров на всех этапах олимпиад, блочное построение олимпиадных заданий, учитывающее вариативность программ и учебников по физике, организационную открытость и доступность олимпиад.
Апробация и внедрение результатов исследования
Основные положения диссертационного исследования докладывались и обсуждались: на заседаниях оргкомитета физико-математических олимпиад МФТИ (1981-1986гг.); на заседаниях предметно-методической комиссии Оргкомитета Всероссийских олимпиад школьников по физике (1986-1990 гг.); на заседаниях кафедры физики МГТУ "Станкин" (1986-1996 гг.); на III Конференции стран содружества "Современный физический практикум" (г.Москва, 1995 г.); на заседаниях педагогического совета лицея "Дубна" (1996-2000 гг.); на совете деректоров школ г.Дубны (1998 г.); на Дубненской городской конференции учителей (1999 г.); на собраниях учителей России, проходивших в рамках финальных этапов Всероссийской олимпиады школьников по физике (г.Чебоксары, 1998 г.; г.Ульяновск, 1999 г.; г.Пермь, 2000 г.); на Учёном совете факультета проблем физики и энергетики МФТИ (2001 г.); на научной конференции МПГУ по итогам научно-исследовательской работы университета за 2000 год (2001 г.); на аспирантском семинаре кафедры теории и методики обучения физике МПГУ (2001 г.); на XLIV научной конференции МФТИ (2001 г.).
В период с 1983 г. по 2001 г. в учебный процесс Заочной физико-технической школы при Московском физико-техническом институте (ЗФТШ при МФТИ) внедрены 11 учебных заданий, предназначенных и для подготовки учащихся к олимпиадам по физике. В период с 1995 г. по 2000 г. в физические практикумы восьми общеобразовательных учебных заведений из шести городов России внедрены разработанные и изготовленные учебные лабораторные установки для проведения практикума, готовящего учащихся к экспериментальным турам олимпиад. К числу этих учебных заведений относятся: Лицей «Вторая Школа» (г.Москва), Лицей «Дубна» (г.Дубна, Моск. обл.), Средняя школа №5 (г.Долгопрудный, Моск. обл.), Физико-математическая школа №2 (г.Сергиев Посад, Моск. обл.), Средняя общеобразовательная многопрофильной гимназия №4 (г.Норильск), Чебоксарский экономико-технологический колледж (г.Чебоксары) и другие.
В диссертации четыре главы.
Первая глава носит название «Анализ состояния проблемы подготовки и проведения школьных физических олимпиад в России».
В главе рассматривается вопрос о значимости предметных олимпиад и приводится история школьных физических олимпиад в России. Анализу подвергаются Всероссийские олимпиады школьников по физике, физико-математические олимпиады МФТИ, Соросовские олимпиады школьников по физике. Проводится анализ научно-методической литературы и диссертационных исследований, в первую очередь по олимпиадному движению, а также говорится о проведении констатирующего педагогического эксперимента. Всё это дало возможность в конце главы сформулировать рекомендации по совершенствованию олимпиадного движения. На основе проведённого анализа сделаны предположения, которые легли в основу гипотезы исследования.
Вторая глава «Методика проведения физических олимпиад в основной школе» содержит обоснование проведения теоретического и экспериментального туров физической олимпиады и вопросы организации и проведения этих туров, а также требования к задачам этих туров для учащихся основной школы.
Большое внимание уделяется в главе особенностям преподавания физики в основной школе и методике проведения физических олимпиад в ней на современном этапе её развития. Дан обзор существующих программ по физике в основной школе [124] и проведено сопоставление по времени изучения физического материала по этим программам. На этой основе обосновывается идея модульного (блочного) принципа составления олимпиадных заданий. Эта идея позволяет учесть возможность освоения учащимися различного по содержанию материала к моменту проведения олимпиады.
Третья глава «Методика подготовки учащихся основной школы к физическим олимпиадам» посвящена рассмотрению организации и содержания теоретической и экспериментальной подготовки учащихся основной школы, необходимой для их успешного выступления на олимпиадах по физике. Здесь приводятся примеры заданий для учащихся, содержание ряда занятий, отмечается значимость обучения школьников в Заочной физико-технической школе при Московском физико-техническом институте (ЗФТШ при МФТИ). В главе описывается созданный в ходе исследования лабораторный практикум по физике для учащихся основной школы, готовящихся к участию в физических олимпиадах. В завершение главы приведён рекомендуемый календарный план занятий по олимпиадной подготовке учащихся.
Четвёртая глава «Педагогический эксперимент» посвящена вопросам организации, описанию этапов и анализу результатов педагогического эксперимента. Показано, что эти результаты подтверждают гипотезу исследования, что даёт основание констатировать, что основные задачи, поставленные перед исследованием, решены.
Основные вопросы исследования отражены 32-х публикациях автора [25, 47, 48, 56, 59, 60, 61, 62, 88, 90, 91, 92, 100, 101, 117, 118, 119, 120, 121, 140, 141, 142, 143, 144, 145, 169, 170, 171, 188, 194, 195, 196], 13 из которых: [25,47,60,88,92, 100, 117, 118, 119, 120, 121, 188, 194]-наиболеезначимые.
I. Анализ состояния проблемы подготовки и проведения школьных физических олимпиад в России
О значимости предметных олимпиад
Во введении уже отмечалась важная роль, которую играют предметные олимпиады в процессе познания. Но наше исследование по данной проблеме не первое [19; 29; 106; 114; 156; 163] и все исследователи затрагивают этот вопрос: "Значение предметных олимпиад".
Наша задача в систематизации всего, что уже установлено, но с учётом, что мы рассматриваем олимпиады, начиная не с 9-го класса средней школы, как было у почти всех наших предшественников, а в основной школе, т.е. с 7-го класса. Кроме того, надо учитывать всё новое, что возникло в российской школе в 90-ые годы XX столетия и в начале XXI столетия. А изменений много и они явно сыграют свою роль и в нашем вопросе - вопросе о значимости предметных олимпиад, в первую очередь, олимпиад по физике.
Как известно, олимпиадам присущи несколько функций. Предшествующие исследователи [19; 29; 106; 114; 156; 163] выделяют, в основном, четыре функции олимпиад (стимулирующую, обучающую, контролирующую и представительскую). Мы согласны с этим мнением и сформулируем эти функции следующим образом:
1. Олимпиады являются мощным стимулом развития и активизации, а также мотивации учебно-творческой деятельности учащихся основной и старшей средней школы России.
2. Олимпиады способствуют не только лучшей организации учебного процесса по физике в школе, но играют и обучающую роль, способствуют решению воспитательных задач.
3. Олимпиадам присущи и контролирующие функции.
4. Олимпиадам характерны и представительские функции.
Добавим к этому, что мы живём во время рыночной экономики, когда способности, инициатива, находчивость, умение идти на решение сложных задач, соревновательность очень нужны молодым людям для определения их будущего, их места в жизни. А эти все качества человека и развивают в значительной мере олимпиады. Это то новое, что, на наш взгляд, надо добавить в настоящее время к четырём вышеизложенным функциям олимпиад.
Таким образом, в настоящее время целесообразно говорить о новой (пятой) функции физических олимпиад. Суть её в том, что олимпиады способствуют подготовке школьников к современной жизни в условиях рыночной экономики, к условиям конкуренции. Эта функция физических олимпиад (да и олимпиад по любым учебным предметам) является весьма важной, поэтому её целесообразно рассматривать как самостоятельную, несмотря на то, что она связана с другими четырьмя функциями. Условно можно назвать эту функцию «адаптационной», если на первое место в ней ставить задачу помочь учащимся приспособиться к сложным динамичным взаимодействиям в процессе обучения в вузе и в будущей профессиональной деятельности.
Далее раскроем более подробно сущность и состав первых четырёх функций и ещё остановимся на особенностях олимпиад в современных условиях.
В отношении первой функции олимпиад (стимул развития и активизации, мотивации учебно-творческой деятельности учащихся) можно дать следующую конкретизацию:
олимпиады способствуют самоутверждению личности учащихся, развивают у них чувство собственного достоинства, стремление к достижению высоких результатов в учебно-творческой деятельности, а также уверенность в своих силах;
они помогают учителю физики раскрывать способности школьника, да и иллюстрируют эти способности самим учащимся;
олимпиады развивают логическое мышление учащихся и пространственное воображение у них;
олимпиады развивают творческое мышление учащихся, творческий подход их при решении физических задач;
участие в олимпиадах приближают учащихся к научному поиску, к его эмоциональной составляющей;
участие в олимпиадах развивают интерес и любовь учащихся к предмету, по которому проводится олимпиада, в нашем случае - по физике;
олимпиады развивают и стимулируют стремление учащихся к обладанию знаниями;
они способствуют выявлению одарённых, склонных к данному предмету учащихся, в нашем случае - одарённых учеников по физике;
они также способствуют повышению академической активности всех сильных школьников;
бесспорно, что олимпиады развивают умение у учащихся мобилизовывать все знания, сообразительность, внимание;
при подготовке к олимпиаде развивается у учащихся умение использовать учебную и научную литературу для самостоятельного решения сложных, нестандартных задач;
важная роль олимпиад в развитии понимания учащимися необходимости получить всестороннее образование, что существенно помогает школьникам в обучении и др.
Теоретический и экспериментальный туры физической олимпиады
Как известно, физика в широком смысле слова - это наука, изучающая простые и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи и законы её движения. Физика и её законы лежат в основе всего естествознания.
Мы уже отмечали во «Введении», что, способствуя развитию физического мышления учащихся, познанию ими современной физической картины мира, изучение физики не только формирует научное мировоззрение, но и закладывает фундамент для освоения специальных дисциплин. Глубокое изучение физики играет чрезвычайную роль в становлении современной образованной личности.
Физика относится к точным наукам и изучает количественные закономерности явлений природы. Законы физики представляют собой количественные соотношения и, в основном, формулируются на математическом языке. Эти законы базируются на фактах, установленных опытным путём.
Физику подразделяют на экспериментальную и теоретическую. Суть экспериментальной физики - это физические опыты, проводимые для обнаружения новых факторов и проверки известных физических законов. Цель теоретической физики состоит в обобщении физических закономерностей, в формулировке законов природы на языке математики и в более глубоком объяснении конкретных явлений на основе этих законов, а также в предсказании новых явлений.
При изучении любого явления природы опыт и теория в равной мере необходимы и взаимосвязаны. Физика как наука достигла больших успехов и развивается именно благодаря сочетанию теоретических и экспериментальных методов исследования. Это сочетание, естественно, должно проявляться и в процессе обучения. Поэтому преподавание физики должно включать и изучение теории, и решение задач, и соответствующие экспериментальные исследования.
Таким образом, изучение теории и решение задач составляют неотъемлемую часть полноценного изучения физики на любом уровне, начиная со школьного. Умение выбрать учащимся путь решения задачи, т.е. умение определить, какие именно физические законы описывают рассматриваемое в задаче явление, как раз и свидетельствуют о глубоком и всестороннем понимании ими физики.
Изучение физики немыслимо без лабораторных занятий. Работая в лаборатории, учащийся имеет возможность сам воспроизвести физические явления, приобретает навыки работы с измерительными приборами, знакомится с методами измерений, учится обрабатывать результаты измерений. Всё это способствует более глубокому пониманию сущности физического материала, вообще и физического эксперимента, в частности.
Теоретический и экспериментальный методы исследования должны, несомненно, найти своё место и на физических олимпиадах школьников, одной из основных задач которых является выявление наиболее одарённых и талантливых учащихся, склонных к физике, к методам исследования, применяемым в ней.
Из вышеизложенного мы делаем вывод, что физические олимпиады, причём на всех её этапах, начиная с самого первого - школьного, должны включать в себя теоретический и экспериментальный туры.
II. 1.2. Об олимпиадных задачах теоретического тура
Анализ предшествующих олимпиад [24; 25; 26; 126; 137; 151; 152; 181] и исследований [19; 106; 156] показывает, что теоретические задачи, предлагаемые на различных этапах Всероссийской олимпиады по физике можно разделить на две группы. К первой из них относятся задачи, содержание которых как бы отражает условный мир идеализированных объектов - точечных масс, невесомых и нерастяжимых нитей, гладких поверхностей, несжимаемых и невязких жидкостей идеальных газов и т.д. Подобные задачи можно встретить во многих задачниках, например, в [24; 25; 54; 55; 57; 137; 138; 139; 150; 151]. Олимпиадные варианты таких задач порой представляют собой как бы «головоломки», в которых сразу нелегко разобраться. Для решения многих таких задач недостаточно только хорошо знать законы физики, необходимо при этом проявить смекалку, уменье выбрать нетривиальный способ рассуждения, главное, отказаться от решения такой задачи «в лоб».
Вторую группу задач составляют задачи, приближенные к практике, родившиеся под влиянием реального физического эксперимента при наблюдении явлений природы и т.д. В таких задачах, как правило, рассматриваются реальные физические объекты, технические устройства и т.п. Для решения подобных задач школьник должен обладать культурой физического моделирования и быть способным самостоятельно предложить физическую модель рассматриваемого в задаче процесса. Часто решение подобных задач носит лишь оценочный характер. Но именно такие задачи чрезвычайно важны для развития физического мышления у учащихся.
Попытаемся проиллюстрировать задачи этих двух видов. В качестве примера задач первого типа, на наш взгляд, уместно привести следующую задачу, предложенную автором в 1986 году на Традиционной выездной олимпиаде МФТИ для школьников:
class3 Методика подготовки учащихся основной школы к физическим олимпиадам class3 link3 Теоретическая подготовка школьников к физическим олимпиадам link3
Для семиклассников, которые только начинают занятия по физике, понятие физической олимпиады совершенно новое. Может быть, они участвовали в других олимпиадах, но это не олимпиады по физике; может быть, они слышали что-то о физических олимпиадах от старших товарищей, но всё это достаточно неконкретно, ориентировочно, что вряд ли надо учитывать. Будем исходить из того, что учащимся ничего не известно о том, что мы проповедуем.
Тогда бесспорно информацию об олимпиадах по физике надо дать:
всем учащимся 7-х классов;
информацию подробную, на всё время учёбы, так как мы считаем, что олимпиады должны быть открытыми и доступными всем;
информацию такую, которая обеспечит необходимую мотивацию на участие в олимпиадах, ибо мы стремимся олимпиады в основной школе сделать массовыми;
информацию, которая покажет учащимся, что олимпиады имеют не только чисто учебное значение, а важны учащимся для их будущего вообще (вспомним пятую функцию олимпиад, которую мы ввели, учитывая особенности современного периода в развитии нашей страны). Из вышеизложенного вытекает, что всё это надо сделать на уроке по физике, причём в первое время занятий. Не следует жалеть этот учебный час и подробно рассказать учащимся о физических олимпиадах. При этом очень важно заинтересовать их в участии в олимпиадах, показать, что они могут многое приобрести, а потерять ничего не могут, что участие в олимпиаде почётно, полезно, но не в коем образе не определяет и не ограничивает оценку по физике за их учебные занятия. Это дополнительное, полезное, важное, в чём следует участвовать, но когда до этого созрел, а не по указанию и принуждению. Никакого принуждения не будет и не может быть, это дело самих учащихся, дело для них, причём здесь нет прямой погони за победой, но крайне важен сам факт участия в олимпиаде. Неудача, пусть на первых порах, никогда не будет ставиться в вину ученику, напоминаться ему и т.п.
Мотивация на участие в олимпиадах по физике столь важна, что учителю физики не следует ограничивать свою как бы агитацию, быть при этом достаточно эмоциональным. Здесь мало информировать учащихся, надо их заинтересовать, даже «зажечь». Тогда будет достигнут успех, т.е. олимпиады будут, будут массовыми, доступными и открытыми, они будут решать все функции олимпиад, в том числе и пятую функцию, значение которой мы уже неоднократно подчёркивали.
Данная беседа на уроке физике в 7-ом классе может иметь следующий план:
1. Что такое олимпиада, кратко об истории олимпиад;
2. Олимпиады по физике, когда они проводятся и какие условия необходимы для участия в них (только желание и знания);
3. Что входит в состав физических олимпиад? Кратко о теоретическом и экспериментальном турах олимпиад;
4. Функции олимпиад и их сущность;
5. Этапы физических олимпиад в основной школе;
6. Олимпиады в профильной (полной) средней школе, кратко о Международной олимпиаде по физике;
7. Как оцениваются работы учащихся на олимпиадах;
8. Поощрения на олимпиадах по физике, примеры участников и победителей олимпиад из данной школы, района, города;
9. Необходимость подготовки к олимпиадам, недостаточность только основных занятий по физике, но что проявляется в значительной степени позднее, а не сейчас в 7-ом классе.
Итак, главное заинтересовать учащихся, создать положительную мотивацию на участие в олимпиадах; главное, не запугать и не оттолкнуть учащихся от олимпиад. Всё должно сообщаться в доброжелательном плане и с учётом, что это дети из 7-го класса, которые только узнали, что есть наука -физика и учебный предмет в школе - физика. Здесь очень важны различные примеры о крупных физиках, особенно о наших соотечественниках.
III. 1.2. Теоретическая подготовка школьников 7-х и 8-х классов к физическим олимпиадам
Подготовка школьников 7-х и 8-х классов, где проводятся только школьные и районные олимпиады, кроме конца обучения в 8-ом классе, где мы предлагаем проводить и областную олимпиаду, в основном, проводятся учителями физики и районными методистами. Но задачи подготовки в этих классах и в разное время различны.
