Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ . 3
ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОТРАЖЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ЛОГИКИ В СОДЕРЖАНИИ КУРСА ФИЗИКИ ОСНОВНОЙ ШКОЛЫ 15
§1.1. Связь логики и естественных наук 15
§1.2. Элементы логики в содержании школьного курса физики 42
§1.3. Анализ состояния проблемы использования формально-логических знаний и операций в процессе изучения физики в основной школе 60
§1.4. Отражение состояния проблемы развития логического мышления в научно-методической литературе 79
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 101
ГЛАВА II. МЕТОДИКА ВКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ЛОГИКИ В ПРОЦЕСС ОБУЧЕНИЯ ФИЗИКЕ В ОСНОВНОЙ ШКОЛЕ 103
§2.1. Отбор содержания логических знаний для включения их в курс физики основной школы 105
§2.2. Способы включения знаний из формальной логики в содержание курса физики основной школы 115
§2.3. Методика включения формально-логических знаний в содержание учебных занятий по физике различных форм 133
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 159
ГЛАВА III. СОДЕРЖАНИЕ, МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА 161
§3.1. Задачи, организация и методика проведения педагогического эксперимента 161
§3.2. Анализ результатов педагогического эксперимента 170
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 198
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 200
ЛИТЕРАТУРА 203
ПРИЛОЖЕНИЕ 222
Введение к работе
Одно из основных требований, предъявляемых современным этапом развития нашего общества к образованию, заключается в необходимости воспитания творчески мыслящей личности, способной самостоятельно находить правильное решение в нестандартной ситуации.
Развитие мышления учащихся - одна из важных и актуальных проблем педагогической науки и практики обучения в средней школе. На сегодняшний день школа должна не только вооружать учащихся глубокими, всесторонними и прочными знаниями, которые отвечают современным достижениям науки и требованиям практики, но и дать учащимся навыки работы с этими знаниями, приобретения на их основе новых знаний, а также оптимизации способов понимания учебного материала.
На практике получается так, что преподаватели вынуждены, прежде всего, дать учащимся максимум знаний из различных наук. Однако знания быстро устаревают, теряется их актуальность, а полученная информация ложится ненужным балластом на память обучаемых. Обучение становится малоэффективным, и жизнь требует отказа от "знаниевых" подходов. С формальной стороны ближайшие цели преподавательской деятельности состоят в научении учащихся правильному выполнению различных познавательных процедур - суждения, умозаключения, определения, доказательства, классификации, постановки вопросов, выдвижения и проверки гипотез, установления отношений и т. д. Чтобы достичь этих целей, преподаватель, естественно, сам должен быть образцом в этом отношении. Кроме того, он должен обладать умением контролировать и корректировать выполнение этих процедур своими воспитанниками. Сформированное на интуитивном уровне практическое умение правильно рассуждать, свойственное едва ли не каждому учителю, является достаточным для того, чтобы заметить логическую ошибку ученика. Хватает его и для того, чтобы указать ученику на эту ошибку. Но этого явно недостаточно для того, чтобы объяснить суть ошибки. Здесь требуется владение особым понятийно-терминологическим аппаратом, позволяющим со знанием дела оценивать познавательные процедуры, говорить об их видах, свойствах и т. д. И поскольку такие знания аккумулирует в себе наука логика, постольку повышение собственной логической культуры и логической культуры ученика должно быть повседневной заботой каждого учителя. Вопрос об использовании элементов логики в практике обучения физике является актуальным сегодня. Главное состоит в организации рационального учебного труда школьников и формировании самостоятельности их мышления. Важно научить учащихся работать с книгой и другими источниками знаний.
Частные науки не изучают специально формы мышления, его законы и логические категории. Вместе с тем, они постоянно сталкиваются с необходимостью выработки логико-методологических средств, которые позволяли бы, "отходя" на время от объекта, в конечном счете "приходить" к нему, обогащая свое истинное о нем представление. Частные науки, в том числе и физика, нуждаются в логике, всеобщей методологии познания. Существует обширная группа вопросов гносеологического характера, направленных на то, чтобы раскрыть познавательную ценность динамических и статистических законов науки, их соотношение в эволюции знания, выявить предсказательные, объяснительные, описательные возможности этих законов и сопоставить их. Сюда включаются также вопросы логического характера, связанные с определением понятий, рассматриваемых законов, с выявлением логической структуры построенных на их основе теорий, с доказательством их непротиворечивости и полноты. Таким образом, можно сказать, что логическая форма является неотъемлемым атрибутом естественных наук. Процесс становления и выработки логического мышления у учащихся можно интенсифицировать, применяя на уроках физики в любом классе элементы логики как науки о законах и формах функционирования человеческого мышления. Перед учителем при этом ставится задача - добиться овладения учащимися осознанными и прочными знаниями, ознакомить их с применяемыми в науке методами изучения явлений природы, подготовить их к самостоятельной познавательной деятельности; научить ребят систематизации и классификации понятий. Решение данной проблемы мы видим в целенаправленном использовании знаний формальной логики в школьном процессе обучения физике.
Приступая к изучению физики, учащиеся знакомятся с новой терминологией, овладевают незнакомыми им ранее формами мышления. Это очень сложный процесс и зачастую ученики ориентируются в нем вслепую, интуитивно. Поэтому так часто слышим курьезные высказывания на уроках. Уже знания из формальной логики способствуют ориентации школьников в системе научных знаний. Поскольку логика в наших школах не изучается, то ознакомление с логическими приемами с раннего детства идет на интуитивном уровне - через общение со сверстниками и взрослыми, через разнообразные средства информации. К началу школьного обучения набранного таким спонтанным образом "багажа" правил, программ и алгоритмов логического мышления оказывается достаточно для решения простейших логических задач и упражнений.
Последующее нарастание объема учебного материала и, особенно, насыщение его сложными и длинными логическими связями вызывают трудности у учащихся, зачастую - непреодолимые. Тем более что из-за перегруженности программы темп обучения физике не позволяет учителю останавливаться на структурно-логическом анализе изучаемого материала, заставляет избегать подробной детализации причинно-следственных связей. Самостоятельно эту работу учащиеся выполнить не могут. Неполное и неглубокое восприятие ими теории порождает формальный подход к решению задач на уровне подбора формул, без анализа условия и, что более существенно, формирует у них отвращение к напряженным размышлениям, нежелание заниматься точными науками. Кроме того, в старших классах становится весьма заметным такое явление, как косноязычие, неумение точно выразить свои мысли в устной и письменной речи. Этот недостаток наблюдается не только на уроках физики, но и на других предметах. Поэтому можно с уверенностью сказать, что, обращаясь на уроках физики к логическим приемам, учитель будет осуществлять "профилактику" у учащихся такого "заболевания", как неправильное мышление.
Как утверждает И.В. Николаев, "борьба против ошибок неправильного мышления - это выявление тех случаев, когда формы мышления приобретают искаженный вид" [137, с. 3].
Учащиеся, овладев логическими правилами, смогут использовать их и при изучении других предметов, так как логические знания обладают свойством широкого переноса [191].
Приведенные выше основания привели нас к идее использования элементов логики в содержании курса физики основной школы и практике школьного преподавания. Такой путь решения проблемы мы считаем наиболее эффективным, поскольку перегруженность базисного плана школы и учебных программ не оправдывает ввода дополнительного учебного предмета. Хотя, в некоторых школах нового типа логика вводится как отдельный предмет. Тем не менее, даже в таких случаях усваиваемые школьниками логические правила требуют конкретизации на материале учебных предметов. Поэтому и в школах, где логика изучается как самостоятельный предмет, полезно рассматривать логические формы при изложении школьного курса физики.
Проблеме развития логического мышления в учебно-воспитательном процессе уделяется большое внимание в работах ученых. Так, исследования логического мышления в процессе обучения проводились психологами: В.Г. Ананьевым, Е.Н. Кабановой-Меллер, Н.А. Менчинской и др. Психологические основы деятельности учащихся в процессе формирования прочных знаний разработаны в трудах П.П. Блонского, П.И. Зинченко, Л.И. Леонтьева; С.Л. Рубинштейна и других. В указанных работах рассмотрены такие важные вопросы как особенности памяти и закономерности процесса запоминания. Указывается, что материал, построенный на основе логических связей, запоминается лучше. В работах современных философов (Б.М. Кедрова, А.С. Арсеньева, B.C. Библера, Д.П. Горского и др.) и логиков (И.Я. Чупахина, Н.И. Кондакова, Е.А. Хоменко и других) уделяется внимание объему включения логических знаний. Советские педагоги и дидакты (Ю.К. Бабанский, А.В. Усова, Б.П. Есипов и др.) рассматривают включение объема логических знаний в процесс обучения при решении учебных задач, при формировании понятий.
Проблема включения элементов логики частично исследована в диссертационных работах по методике физики А.В. Усовой, Н.Н. Тулькибаевой, М.Д. Даммер, В.А. Бетевым, М.Г. Ковтунович, И.С. Башкатовой, Л.В. Акишиной, Н.Ф. Искандеровым, В.В.Колесниковой, Г.Р. Короткиным, Н.А. Криволаповой, Е.В. Малеевой, И.С. Старовиковой, Е.С. Орловой, Р.И. Рявкиной, И.А. Шуниным, И.Я. Юфановой, Н.М. Яковлевой, Д.И. Исаевым, И.Е. Лихштейном, Е.В. Кузнецовой, Н.И. Одинцовой, Е.А. Самойловой, Т.М. Тульчинской, С.А. Суровикиной, Е.Н. Поляковой, Е.В. Оспенниковой, А.И. Подольским и др., а также по методике преподавания математики, химии, биологии, географии (О.В. Алексеева, Л.В. Веснина, Н.Ф. Волова, Н.Н. Лаврова, Т.С. Маликов, Е.Н. Попова, Л.Н. Удовенко и другие) [198; 1944 58; 60; 18; 94; 13; 2; 83; 98; 103; 106; 122; 184; 142; 141; 145; 176; 184; 231; 161; 28; 30; 123; 196; 159; 160].
Ранее проведенными исследованиями установлено, что включение элементов логического аппарата способствует повышению научного уровня преподавания, оказывает положительное влияние на основные компоненты процесса обучения, на содержание учебного материала, на методы преподавания, используемые учителем, и методы учения, самостоятельно осуществляемые учащимися.
Учебный процесс должен быть обращен к личности ученика и давать возможность для ее полноценного развития. Современному специалисту любой отрасли требуются развитое мышление, глубокие знания, умение самостоятельно пополнять и углублять их. Наряду с глубоким академическим образованием человек должен иметь способности к анализу ситуации, к пониманию проблемы, к решению задач, к выводам и умозаключениям.
Привлечение приемов логического анализа в процессе целенаправленного формирования сложных физических понятий может оказаться ценным для развития, расширения и конкретизации понятий.
Несмотря на то, что к проблеме включения элементов логического знания приковано внимание методистов и педагогов-практиков, о чем свидетельствуют опубликованные по данному вопросу в последнее время в педагогической печати работы, эта проблема далека от решения.
Необходимо разработать целостную концепцию включения элементов логики в содержание обучения физике. Нужно разработать систему упражнений, способствующих формированию у учащихся логических операций. При этом упражнения должны быть доступными всем учителям и учащимся обычной общеобразовательной школы.Такая система существенно повысит качество знаний, их осознанность учащимися, будет способствовать формированию культуры мышления учащихся.
Таким образом, актуальность нашего исследования обусловлена с одной стороны:
- необходимостью повышения эффективности обучения, качества знаний учащихся;
- необходимостью формирования приемов рационального учебного труда школьников;
- необходимостью развития у учащихся логического мышления;
- значимостью логических знаний и умений в осознании структуры учебного материала, в формировании приемов рационального учебного труда, а с другой стороны:
- невостребованностью в практике школьного обучения логических знаний для лучшего усвоения предметных знаний по физике и недостаточным вниманием им;
- отсутствием на сегодняшний день возможностей у учителя эффективно использовать элементы логики в содержание курса физики основной школы.
Вышеизложенное определяет необходимость разработки научно-методических основ включения элементов логического знания в курс физики основной школы, на разных формах организации учебных занятий с целью формирования у учащихся логического мышления и элементов, естественнонаучной картины мира.
Цель нашего исследования состоит в отборе содержания логических знаний для включения в курс физики основной школы и в разработке методики их целенаправленного использования в процессе преподавания физики.
Объектом исследования является процесс обучения физике, предполагающий целенаправленное использование элементов логики в курсе физики основной школы.
Предметом исследования является методика формирования у учащихся базисных знаний из логики и умений оперировать правилами логики при анализе физических явлений и свойств материи.
В исследовании мы исходили из следующей гипотезы.
Если в процесс обучения физике систематически включать знания о самых основных логических категориях и правилах оперирования с ними, формировать умения проводить логические операции с физическими понятиями, то это будет способствовать осознанию логической структуры учебного материала, что, несомненно, приведет к повышению качества его усвоения.
Обладая свойством широкого переноса, логические операции могут быть использованы при изучении других разделов физики, а также других предметов.
Поскольку логические операции адекватны операциям мышления, то целенаправленная работа по усвоению логических правил приведет к развитию логического мышления учащихся.
Исходя из цели и гипотезы исследования, в работе ставились и решались следующие задачи:
1. Изучить состояние проблемы в современной педагогике и психологии, в теории и практике обучения физике;
2. Разработать требования к отбору элементов логики для целенаправленного использования учителем в процессе изучения курса физики основной школы, определить способы включения элементов логики в содержание обучения;
3. Выявить эффективные приемы включения знаний из формальной логики в учебный процесс по физике основной школы.
4. Разработать методику использования элементов формальной логики в процессе изучения физики в основной школе.
5. Экспериментально проверить эффективность разработанной автором методики включения элементов логики в процесс обучения физике в основной школе.
Методологической основой исследования являлись: исследования в области философии, логики, теория познания, успешно развиваемая в трудах отечественных философов (Б.М. Кедров, Э.В. Ильенков, А.П. Шептулин, B.C. Швырев и другие); психолого-педагогической основой исследования явились труды классиков психологии и педагогики, современных дидактов и психологов по формированию умственных действий; теория формирования научных понятий и теория формирования обобщенных умений и навыков учащихся.
Для решения поставленных задач были использованы следующие методы исследования:
- анализ философской, методической и психологической литературы, по проблеме исследования, с целью определения ее актуальности и методологических основ исследования, научного обоснования и разработки методики включения элементов логики в курс физики основной школы;
- анализ физического стандарта образования, программ, учебников по физике для средних школ с целью уточнения требований, предъявляемых к процессу обучения в современной школе;
- анкетирование учителей с целью выяснения состояния проблемы в практике школьного преподавания;
- моделирование форм, методов и приемов осуществления связи логики и физики, выявление их содержательной и деятельностной основ;
- проектирование методической системы включения элементов логики в учебный процесс по физике в основной школе;
- педагогический эксперимент с целью проверки эффективности разработанной методики в его разновидностях: констатирующего, пробного, обучающего и контрольного;
- методы поэлементного и пооперационного анализа результатов педагогического эксперимента. При обработке результатов эксперимента и изучении их достоверности использовались методы . математической статистики.
Решение поставленных в работе задач осуществлялось в четыре этапа:
В ходе 1-го этапа (1997-1998 уч. г.) осуществлялось изучение литературы и проектирование методики включения элементов логики в содержание курса физики основной школы. В этом же году был проведен констатирующий эксперимент.
На протяжении П-го этапа (1998-1999 уч. г.) осуществлялась разработка методики включения элементов логического знания с учетом данных констатирующего эксперимента и проверка эффективности отдельных ее элементов в процессе пробного эксперимента.
Содержанием Ш-го этапа (1999-2000, 2000-2001 уч. гг.) явилось проведение систематического обучающего и контрольного экспериментов с целью выявления эффективности разработанной методики в целом.
В ходе IV-ro этапа (2001-2002 уч. г.) осуществлялись анализ результатов контрольного эксперимента и оформление диссертации.
Научная новизна исследования заключается:
- в разработке требований к отбору содержания логических знаний с целью их включения в курс физики основной школы.
- в обосновании способов включения формально-логических знаний в содержание курса физики основной школы;
- в разработке методической системы использования элементов логики в курсе физики основной школы, направленной на формирование у учащихся базисных знаний из логики и умений оперировать ими при анализе физических явлений, свойств материи.
Теоретическая значимость исследования заключается:
- в определении дидактических функций знаний из формальной логики в учебном процессе по физике в основной школе;
- в структурно-логическом анализе содержания курса физики основной школы и определении необходимого базиса логических знаний и умений в процессе изучения физики;
- в разработке модели содержания курса физики основной школы, отражающей роль и место логики в становлении физических знаний и в формировании учебных умений по физике.
Практическая значимость исследования состоит:
1. В разработке и внедрении методики изучения школьного курса физики основной школы с привлечением элементов логики.
2. В разработке методических рекомендаций для учителей, содержащих систему заданий по использованию элементов из формальной логики в курсе физики основной школы.
3. В положительном влиянии разработанной методики использования элементов логики на формирование физических понятий у школьников и развитие у них логического мышления.
На защиту выносятся:
- разработанные автором требования к отбору знаний из формальной логики для включения в содержание курса физики основной школы;
- разработанная автором методика использования элементов логики в курсе физики основной школы, учитывающая возрастные особенности обучаемых, особенности содержания курса физики основной школы,
способствующая повышению качества знаний учащихся по предмету и развитию логического мышления;
Апробация результатов исследования осуществлялась через публикации результатов исследования и через выступления на научно-методических семинарах при кафедре теории и методики обучения физике Челябинского государственного педагогического университета, на конференциях по итогам научно-исследовательской работы преподавателей и аспирантов челябинского педуниверситета (2001-2002 г.г.), на межвузовских научно-практических конференциях по методологии и методике формирования научных понятий у учащихся школ и студентов ВУЗов (Челябинск, 2001г.; 2002 г.г), на методических объединениях учителей физики Тракторозаводского района (1999г.; 2000 г.).
