Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕЖПРЕДМЕТНЫХ СВЯЗЕЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ В ПРОЦЕССЕ ФОРМИРОВАНИЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНЫХ ПОНЯТИЙ
1.1. Проблема межпредметных связей в педагогической науке и школьной образовательной практике 16
1.2. Дидактические основы межпредметных связей при формировании фундаментальных понятий в процессе изучения предметов естественно-научного цикла в школе 32
1.3. Состояние проблемы формирования понятия о веществе на уровне межпредметных связей в теории и практике школьного Обучения 48
ГЛАВА 2. ДИДАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ МЕЖПРЕДМЕТНЫХ СВЯЗЕЙ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ПОНЯТИЯ О ВЕЩЕСТВЕ У УЧАЩИХСЯ ОСНОВНОЙ ШКОЛЫ
2.1. Понятие "вещество" как важнейший элемент системы естественно-научных знаний, значение его формирования у учащихся 60
2.2. Методологическое обоснование межпредметных связей при формирования понятия о веществе у учащихся основной школы 77
2.3. Способы, средства и формы учебных занятий, способствующие реализации межпредметных связей физики с химией в процессе формирования у учащихся основной школы понятия о веществе 89
ГЛАВА 3. МЕТОД ПРОВЕДЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
3.1. Задачи и методика проведения педагогического эксперимента 139
3.2. Критерии эффективности разработанной методики реализации межпредметных связей физики и химии при формировании понятия "вещество" 143
3.3. Анализ результатов педагогического эксперимента 149
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 161
БИБЛИОГРАФИЯ 164
ПРИЛОЖЕНИЕ ...184
- Проблема межпредметных связей в педагогической науке и школьной образовательной практике
- Понятие "вещество" как важнейший элемент системы естественно-научных знаний, значение его формирования у учащихся
- Задачи и методика проведения педагогического эксперимента
Введение к работе
Социально-экономические изменения, происходящие в нашей стране, привели к значительным изменениям в сфере образования. Утвержден базисный учебный план (149), разработаны проекты государственных общеобразовательных стандартов (16, 212, 216), разрабатываются новые концепции как образования в целом, так и построения отдельных учебных предметов (107, 108, 109, 110, 111, 112), создаются новые учебные планы, появляются учебные заведения различных типов: муниципальные общеобразовательные учреждения, авторские и частные школы, лицеи, гимназии, стало реальностью вариативное образование.
На основании Конституции России и 7-й статьи Закона Российской Федерации "Об образовании"(148) обучающимся должно быть гарантировано качественное образование, отвечающее современному уровню развития науки и производства, а также международным тенденциям в его развитии.
Развитие современной науки и производства по линии одновременной интеграции и специализации определило то, что значение результатов интегрированного познания настолько возросло в современном обществе, что приобщение школьников к продуктам научной интеграции стало не менее важной задачей, чем усвоение знаний конкретных наук. Решение этой задачи связано с реализацией межпредметных связей в практике школьного обучения.
Проблема межпредметных связей занимает одно из центральных мест в современной дидактике и привлекает к себе внимание широкого круга исследователей. Об этом свидетельствуют многочисленные публикации (36, 40, 46, 66, 68, 69, 78, 79, 92, 93, 120, 121, 127, 131, 133, 136, 137, 140, 144, 157, 168, 187, 193, 209, 219), а также материалы Всероссийских и Международных конференций (64, 71, 76, 115, 130, 135, 147, 188, 201), посвященных ее различным аспектам. И это не случайно, межпредметные связи являясь отражением межнаучных связей в содержании и методах обучения, способствуют более полному познанию учащимися единства материи и форм ее движения, содействуют углублен-
5
ному пониманию законов природы, формированию научного мировоззрения,
развитию диалектического системного мышления школьников, умений обоб
щать знания из разных предметов. Без этих интеллектуальных способностей не
возможны ни творческое отношение к труду, ни решение на практике современ
ных задач, требующих синтеза знаний из разных предметных областей. Меж
предметные связи повышают также политехническую и экологическую направ-
Ш} ленность обучения. Их использование позволяет логичнее обосновать последо-
вательность изучения учебных дисциплин, структуру учебного плана, содержание программ, учебников. Все это обеспечивает рационализацию учебного процесса, позволяет снизить перегрузку школьников.
Большинство исследователей (1, 9, 14, 20, 25, 43, 48, 70, 72, 73, 81, 83, 84,
88, 127, 132, 133, 145, 184, 187, 197, 205, 208, 209, 241) отмечают комплексный
и многофункциональный характер проблемы межпредметных связей. Рассмот
ренные нами работы в области осуществления межпредметных связей, анализ
- практики школьного преподавания позволяют выделить основные направления
реализации межпредметных связей, требующие разработки в условиях стандартизации образования:
уточнение функций межпредметных связей в современных Государственных образовательных стандартах;
устранение несогласованности в преподавании отдельных предметов, приводящей к отсутствию представлений о взаимосвязи процессов и явлений окружающего мира и перегрузке школьников;
- разработка методических руководств, приемов и средств реализации
межпредметных связей в условиях развивающего обучения;
- разработка единых подходов к формированию фундаментальных есте
ственно-научных понятий в условиях стандартизации образования.
Понятия составляют центральное ядро системы научных знаний. В рабо
тах М.Д. Даммер, И.С. Карасовой, Н.Е. Кузнецовой, А.В. Усовой (52, 99, 117,
196) указывается, что в основной школе именно "понятие" является ведущей
дидактической единицей обучения в предметах естественно-научного цикла, и "от качества их усвоения, в конечном итоге, зависит качество усвоения системы научных знаний и развитие творческих способностей школьников" (192, С. 13).
Такие понятия как "материя", "движение", "вещество", "поле", "взаимодействие", "масса", "энергия" являются общими для цикла естественно-научных дисциплин и развиваются на протяжении всего периода изучения физики, хи-
w мии, биологии и географии в школе. Мы разделяем точку зрения Г.А. Берулава,
М.Д. Даммер, А.В. Усовой (12, 52, 189), что среди фундаментальных естественно-научных понятий, формируемых при изучении предметов естественнонаучного цикла в основной школе, главным является понятие "вещество". Это обусловлено тем, что все фундаментальные науки в естествознании изучают различные уровни организации вещества.
Методологический, психологический и методический аспекты проблемы формирования понятий разрабатывались многими учеными. Основоположники
^ теории формирования понятий и умственных действий С.Л. Рубинштейн и Л.С.
Выготский заложили основы современных концепций научения и образования научных понятий в деятельности. Проблеме формирования естественно-научных понятий посвящены работы Д.Н. Богоявленского, В.А. Бурова, Н.М. Верзилина, В.Н. Верховского, М.А. Данилова, В.И. Иванова, Д.М. Кирюшкина, А.В. Пе-рышкина, B.C. Полосина, М.Н. Скаткина, А.А. Смирнова, М.Н. Шардакова, С.Г. Шаповаленко и др. Особо следует отметить работы А.В. Усовой, в которых разработаны психолого-педагогические основы формирования естественно-научных понятий, определена совокупность дидактических средств и методов фор-
W мирования общих понятий, выявлены причины затруднений и ошибок у уча-
щихся в овладении понятиями, выделены критерии и уровни усвоения научных понятий. Высказанное ею мнение о том, что односторонние пути формирования понятий, предлагаемые психологическими концепциями, не оправдывают себя в обучении, что формирование естественно-научных понятий в зависимости от содержания понятия, уровня развития и обученности учащихся может идти раз-
%
7 личными путями, получило дальнейшее развитие в работах Н.Н. Кузьмина, Н.Е. Кузнецовой, Э. Мамбетакунова, Д.Х. Рубинштейна, и других исследователей (119,118,133,134,166,167).
Анализ психолого-педагогической и методической литературы, а также результаты педагогического эксперимента позволяют говорить о том, что хотя проблема теоретически исследована довольно глубоко, у учителей и школьников существуют трудности в установлении межпредметных связей, особенно при формировании фундаментальных понятий. Исследования, проведенные А.В. Усовой (187), показали, что несогласованность программ по естественнонаучным дисциплинам, различная трактовка естественно-научных понятий в учебниках по физике, химии, биологии и географии, слабое отражение в них взаимосвязи между явлениями природы приводят к тому, что школьники не умеют интегрировать знания, получаемые при изучении отдельных естественнонаучных предметов, и применять их для объяснения явлений, происходящих в окружающем мире. Это же подтвердили и результаты международного тестирования, проводимого с целью изучения качества математического и естественнонаучного образования с 1991 по 1997 год в 45 странах мира. По результатам исследования было предложено для повышения качества и результативности учебного процесса усиление интеграции естественно-научных знаний и разработка единых подходов к формированию основных естественно-научных понятий, более широкое использование в обучении видов деятельности, направленных на интеллектуальное развитие учащихся (179).
Проведенные нами исследования качества усвоения понятия "вещество" учащимися ГХ-ХІ классов показали, что уровень усвоения понятия школьниками достаточно низкий. Это было отмечено ранее в работах И.С. Карасовой, Н.Н. Кузьмина, Э. Мамбетакунова, О.П. Петровой, А.В. Петрова, И.С. Прониной, А.В. Усовой и др.(97, 119, 134, 155, 156, 162, 186). Грамотное формирование этого понятия при изучении естественных дисциплин в основной школе возможно только на основе согласованной и планомерной взаимосвязи между есте-
8 ственно-научными предметами.
Проведенный анализ проблемы позволяет выделить ряд противоречий:
между необходимостью глубокого овладения школьниками общенаучными понятиями в связи с высоким темпом развития естественных наук, усилением процесса их интеграции и взаимопроникновения, с одной стороны, и неудовлетворительным качеством усвоения учащимися фундаментальных естественно-научных понятий в рІмках традиционной системы обучения - с другой;
между необходимостью формирования у учащихся целостного взгляда на природу и разрозненностью знаний учащихся по предметам естественно-научного цикла, одной из причин которой является невозможность раскрыть перед учащимися общность фундаментальных естественно-научных понятий, законов, теорий, методов исследования при существующем содержании и последовательности изучения предметов естественно-научного цикла в школе;
между необходимостью использования единого подхода при формировании фундаментального естественно-научного понятия "вещество" и относительно слабой разработанностью способов и средств осуществления межпредметных связей в процессе его формирования при изучении физики и химии у учащихся основной школы в условиях стандартизации образования.
Актуальность, неразработанность и нерешенность в теории и методике обучения физики указанных вьппе научных задач и противоречий определили выбор темы исследования: "Межпредметные связи физики и химии при формировании понятия о веществе у учащихся основной школы".
Основная цель исследования заключается в выявлении возможностей реализации межпредметных связей физики и химии для повышения качества усвоения учащимися фундаментального естественно-научного понятия "вещество".
Объектом исследования является процесс формирования у учащихся основной школы фундаментальных естественно-научных понятий в условиях осуществления межпредметных связей.
Предметом исследования являются способы, средства и формы учебных занятий, позволяющие реализовать межпредметные связи физики и химии в процессе формирования у учащихся основной школы понятия "вещество".
В основу исследования была положена следующая гипотеза: реализация в единстве содержательного и процессуального компонентов межпредметных связей при изучении физики и химии позволит обеспечить более высокий уровень усвоения учащимися основной школы фундаментального естественно - научного понятия "вещество", если в процессе обучения будет:
осуществлено согласование во времени изучения курсов физики и химии, корректировка их содержания так, чтобы в каждом предмете понятие поэтапно развивалось, обогащалось новым содержанием и связями с другими понятиями;
обеспечено единство в интерпретации фундаментального понятия "вещество", преемственность в раскрытии его содержания на различных этапах изучения физики, химии и учет дальнейших этапов развития понятия в курсе биологии;
обеспечен единый подход к формированию у школьников общих учебно-познавательных умений на основе обобщенных планов деятельности в процессе развития понятия в курсах физики и химии;
осуществлено систематическое использование в процессе формирования понятия задач, требующих комплексного применения знаний из различных предметов;
устранено дублирование в изучении некоторых вопросов физики и химии, и за счет экономии времени более глубоко будут рассматриваться природные явления и процессы, выполняться работы творческого характера, позволяющие показать взаимосвязь состава, строения и свойств вещества, а также его применение, основанное на свойствах.
10 В соответствии с целью и гипотезой исследования в работе были постав-следующие задачи:
изучить состояние исследуемой проблемы в педагогической науке и школьной образовательной практике;
обосновать по результатам теоретического анализа проектов Государственных образовательных стандартов, программ по естественно-научным дисциплинам и анализа образовательной практики естественно-научных предметов в основной школе требования к уровню усвоения учащимися понятия "вещество" к моменту окончания основной школы;
определить основные этапы развития понятия в курсах физики и химии с V по IX класс в условиях экспериментального обучения с позиций Новой концепции естественно-научного образования;
выявить возможные способы и средства реализации межпредметных связей физики и химии в процессе формирования у учащихся основной школы понятия о веществе, способствующие более высокому уровню его усвоения к моменту окончания основной школы;
разработать конкретные формы учебных занятий, позволяющие реализовать межпредметные связи при формировании понятия в условиях экспериментального обучения физики и химии с позиции Новой концепции естественно-научного образования, основанной на опережающем изучении курса физики с V класса;
определить критерии эффективности разработанной методики осуществления межпредметных связей физики и химии при формировании понятия о веществе у школьников;
осуществить экспериментальную проверку эффективности разработанной автором методики реализации межпредметных связей физики с химией при формировании понятия "вещество" в процессе обучения в основной школе;
- разработать методические рекомендации для учителей физики и химии
по реализации межпредметных связей при формировании понятия о веще
стве у учащихся основной школы.
Методологической основой исследования являлись:
а) на философском уровне — диалектика процесса познания (принципы
восхождения от абстрактного к конкретному, рассмотрения объекта в его разви
тии, единства формы и содержания, взаимосвязи количественных и качествен
ных изменений);
б) на общенаучном уровне — системный подход, многоаспектный анализ
(содержательный и процессуально-операционный);
в) на частно-научном уровне — дидактические основы осуществления
межпредметных связей, концепция преемственно-последовательного, поэтапно
го формирования и развития понятий и методов активизации познавательной
деятельности школьников, теория развивающего обучения.
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:
анализ философской, психолого-педагогической, научно-методической, учебной литературы и нормативных документов по проблеме исследования с целью изучения её состояния в педагогической науке и школьной практике;
анализ базисного учебного плана, проектов Государственных общеобразовательных стандартов и программ по физике, химии и биологии с целью выяснения вопроса отражения в них межпредметных связей естественнонаучных дисциплин в школьном обучении;
изучение опыта учителей физики и химии в аспекте исследуемой проблемы;
анализ качества усвоения учащимися фундаментальных естественнонаучных понятий на основе анкетирования и тестирования школьников;
педагогический эксперимент во всех его формах (констатирующий, зон-
12 дирующий и обучающе-формирующий) по проверке эффективности предлагаемых способов и средств реализации межпредметных связей при формировании понятия о веществе у учащихся;
- статистические методы обработки результатов педагогического эксперимента.
Исследование проводилось в три этапа с 1994 по 2000 годы. На первом этапе (1994 - 1995 гг.) был проведен анализ философской, психолого-педагогической и методической литературы, анкетирование и тестирование школьников с целью выяснения состояния исследуемой проблемы в педагогической науке и практике школьного обучения. Велось наблюдение за деятельностью учителей по реализации межпредметных связей физики и химии при формировании естественно-научных понятий у учащихся. На этом этапе были определены и сформулированы цель, объект, предмет, гипотеза и задачи исследования, разработан план проведения эксперимента.
В ходе второго этапа Г1995 - 1997 гг.) проведена корректировка программ по физике и химии. С позиции Новой концепции естественно-научного образования, основанной на опережающем изучении физики с V класса, разработана программа курса химии VI-IX классов с учетом принципов ориентации на целостность естественно-научных знаний и генерализации знаний вокруг фундаментального понятия "вещество".
На основе анализа проектов Государственных образовательных стандартов и программ по физике, химии и биологии определены требования к знаниям учащихся о веществе к моменту окончания основной школы. На основе синоптических карт выделены основные этапы развития понятия при изучении предметов естественно-научного цикла в основной школе. Проведен пробный (зондирующий) эксперимент с целью выявления способов, средств и форм реализации межпредметных связей при формировании понятия о веществе в условиях экспериментального изучения физики и химии в рамках Новой концепции естественно-научного образования.
На третьем этапе Г1996 - 2000 гг.) проводился обучающий и контрольный
эксперимент по проверке эффективности разработанных способов, средств и
форм реализации межпредметных связей при формировании понятия о веществе
в условиях экспериментального обучения. Были уточнены критерии эффектив
ности разработанной методики. Проведена обработка экспериментальных дан
ных и оформлены результаты проведенного исследования. Разработаны методи-
Ш) ческие рекомендации по осуществлению межпредметных связей физики и химии
при формировании понятия о веществе у учащихся основной школы.
Научная новизна и теоретическая значимость исследования заключается в том, что:
- теоретически обоснована целесообразность и необходимость планомер^
ной, систематической и специально организованной работы по реализации
межпредметных связей при формировании фундаментального естествен
но-научного понятия "вещество" у учащихся основной школы, способст-
^ вующей повышению качества его усвоения;
предложен методологически обоснованный подход к установлению межпредметных связей дисциплин естественно-научного цикла при формировании понятия "вещество" у учащихся основной школы, базирующийся на концепции единства научного знания;
конкретизированы положения, разработанные в педагогике и в методике преподавания по проблеме межпредметных связей, в области преподавания физики во взаимосвязи с химией при формировании понятия о веществе в основной школе с позиции Новой концепции естественно-научного
^ образования.
Практическая значимость исследования состоит:
во внедрении в практику школьного обучения методической системы осуществления межпредметных связей при формировании понятия о веществе в курсах физики и химии основной школы;
в положительном влиянии разработанной автором методики реализации
14 межпредметных связей физики и химии на качество усвоения понятия "вещество";
- в разработке методических рекомендаций для учителей по реализации
межпредметных связей при формировании понятия о веществе в процессе
изучения физики и химии с позиции Новой концепции естественно-науч
ного образования.
Достоверность и обоснованность сформулированных в диссертации выводов обеспечивается их согласованностью с фундаментальными положениями философии, психологии, дидактики и методики обучения физике и химии, проведением длительного педагогического эксперимента в строго контролируемых условиях, многосторонним качественным и количественным анализом большого фактического материала, полученного в ходе исследования, анализом результатов с применением методов математической статистики, воспроизведением результатов, полученных в условиях работы различных школ города Челябинска и Челябинской области.
На защиту выносится:
положение о том, что реализация в единстве содержательного и процессуального компонентов межпредметных связей при изучении физики и химии позволит обеспечить более высокий уровень усвоения учащимися основной школы фундаментального естественно-научного понятия "вещество";
методика реализации межпредметных связей при формировании фундаментального естественно-научного понятия "вещество", включающая:
Изменение последовательности изучения и содержания естественно-научных дисциплин в соответствии с Новой концепцией естественно-научного образования, основанной на опережающем изучении физики с V класса;
Обеспечение преемственности и единства в интерпретации понятия на основе единых требований к уровню его усвоения к моменту окончания основной школы;
Осуществление единых подходов при формировании общих классов естественно-научных понятий и умений школьников;
Использование в процессе формирования понятия задач, требующих комплексного применения знаний из различных предметов;
Использование комплексных форм учебных занятий, на которых успешно решаются задачи обобщения и систематизации знаний, получаемых при изучении различных естественно-научных предметов.
Апробация работы и внедрение результатов
Основные результаты исследования изложены в публикациях, докладывались и обсуждались на методических объединениях учителей физики, химии и биологии г.г. Челябинска, Аши, Сатки, Омска (1995 - 2000 гг.), научно-методических семинарах при кафедре методики преподавания физики ЧГПУ, конференциях по итогам научно-исследовательской работы преподавателей ЧГПУ в 1994 - 2000 гг., на региональных научных конференциях "Проблемы экологии и регионального экологического образования" (Челябинск, 1996, 1997, 1999 гг.), на П Всероссийской научно-практической конференции "Научные понятия в учебно-воспитательном процессе школы и вуза" (Челябинск, 1994 г.); на XXV Межвузовском научно-практическом семинаре "Научные понятия в учебно-воспитательном процессе школы и вуза" (Челябинск, 1995 г.), на Всероссийской конференции "Межпредметные связи в условиях стандартизации образования" (Челябинск, 1996 г.), на 44 Всероссийской научной конференции "Актуальные проблемы химико-педагогического и химического образования в средней и высшей школе" (Орел, 1997 г.), на Международной научно-практической конференции "Стандартизация образования в современной средней и высшей школе" (Челябинск, 1997 г.), на Всероссийской научно-практической конференции "Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов" (Челябинск, 1998,2000 гг.).
Результаты исследования внедрены в практику работы школ города Челябинска, Челябинской области и города Омска.
Проблема межпредметных связей в педагогической науке и школьной образовательной практике
Личностно-ориентированный характер современной парадигмы образования предполагает такие методические подходы к организации усвоения учебного материала, которые способствовали бы развитию личностных качеств школьников, их познавательной активности, создавали условия. для продуктивной деятельности по использованию знаний, их систематизации и обобщению. В решении поставленной задачи особая роль принадлежит межпредметным связям в содержании учебного материала и организации учебно-познавательной деятельности школьников. Они способствуют установлению взаимосвязи нового учебного материала с изученным ранее, обеспечивая целостность единой системы знаний об окружающем мире, позволяют расширить границы применения знаний, переносить знания и умения из одного учебного предмета в другой, что приводит к более качественному их усвоению. Кроме того, межпредметные связи естественно-научных предметов способствуют формированию научного мировоззрения, "теоретического естественно-научного мышления, носящего интегративный характер" (11, С.21) и познавательного интереса школьников.
Важнейшим научным принципом рассмотрения тех или иных вопросов, в том числе и проблемы межпредметных связей, является принцип историзма. Историко-педагогический анализ проблемы развития межпредметных связей позволит предложить пути дальнейшего, более эффективного их использования в процессе преподавания, в частности, естественно-научных дисциплин, и при формировании фундаментальных естественно-научных понятий.
Становление идеи межпредметных связей во многом обусловлено развитием философских знаний, темпами интеграции и дифференциации наук, общими тенденциями развития педагогики и дидактики.
Анализ исторических этапов развития интеграции и дифференциации наук (205, С. 8) (Табл.1) позволяет говорить о том, что в историческом плане развитие науки проходило через дифференциацию знаний к их интеграции. Процесс дифференциации наук берет свое начало с конца античного периода. До этого времени в качестве единой науки, включавшей в себя зачатки всех остальных знаний о внешнем мире и духовной жизни человека, выступала натурфилософия. От этой единой науки отделились вначале астрономия, ма тематические науки, затем физика, химия и биология. Данный процесс за вершился в XIX - XX веках отделением от философии психологии и фор мальной логики. Одновременно с дифференциацией проходил процесс инте грации, приводящий к образованию мостиковых наук, например, физической химии, биофизики и др., к обобщению и систематизации постоянно развивающихся знаний. В настоящее время процессы дифференциации и интеграции наук находятся в органическом единстве и приобретают первостепенное значение в обновлении содержания естественно-научного образования, его структуры и методов преподавания различных предметов.
Подход к проблеме межпредметных связей с общепедагогических по зиций позволяет говорить о том, что ее истоки лежат в предметной системе обучения, являющейся отражением происходящих в научном познании про цессов дифференциации наук. Поскольку науки выступают в качестве основы содержания обучения, мы согласны с определением А.В. Усовой, считающей что "межпредметные связи с гносеологической точки зрения являются отражением объективно существующих межнаучных связей и связей наук с производством в содержании и методах обучения" (187, С.4).
Понятие "вещество" как важнейший элемент системы естественно-научных знаний, значение его формирования у учащихся
Усвоение школьниками системы знаний основ наук - одна из важнейших задач школьного обучения. В структуре системы знаний А.В. Усовой (191, 196) на основе логико-генетического анализа выделены следующие элементы:
1) научные факты,
2) понятия (о структурных формах материи, о явлениях, о свойствах тел и величинах их характеризующих, о методах научного исследования);
3) законы;
4) теории;
5) практические приложения теоретических знаний (технологические процессы, приборы и установки, основанные на изучаемых явлениях и законах);
6) научная картина мира.
Эти элементы системы знаний находятся в тесной взаимосвязи и являются общими для всех естественных наук. Указанные элементы находят отражение в содержании школьных естественно-научных дисциплин.
В системе знаний важнейшая роль отводится понятиям. Они образуются в результате анализа вновь открытых фактов, через системы научных понятий формулируются законы. Научные теории представляют развитые системы научных понятий. Без усвоения понятий не могут быть усвоены ни законы, ни теорий. Понятия отличаются по степени сложности, общности и значимости.
Фундаментальные понятия занимают особое место в системе научных знаний. Они обладают достаточно большой степенью общности и формируются на всем протяжении изучения курсов физики и химии как много уровневые теоретические понятия. К таким понятиям относятся "вещество", "поле", "движение", "взаимодействие", "энергия", "масса", "электрический заряд" и т.п.
Формированию фундаментальных понятий посвящены работы А.С. Ар-сеньева, B.C. Библера, B.C. Готта, В.М. Кедрова, Н.Е. Кузнецовой, А.В. Петрова, Д.Х. Рубинштейна, А.В. Усовой и других исследователей (5, 41, 118, 155, 167, 156, 191, 196). Д.Х. Рубинштейн данную категорию понятий определяет следующим образом (166, С. 128): "фундаментальным является центральное понятие, возникающее в результате разрешения объективной проблемной ситуации в науке, связанной с новой фундаментальной идеей, лежащей в основе новой теории или существенной новой интерпретации старой теории. Фундаментальное понятие может, совершенствуясь и развиваясь, проходить, как центральное понятие, через ряд постепенно сменяющих друг друга теорий, при этом содержание этого понятия существенно определяет структуру модели реальной действительности, создаваемой в рамках этой теории". А.В. Петров дает следующее определение фундаментальным физическим понятиям: "это центральные теоретические понятия, являющиеся непосредственной проекцией философских категорий, определяющих в самом широком плане содержание научной картины мира, на физику как науку и составляющие сущность физической картины мира как с качественной, так и с количественной стороны" (155, С. 185).
Отличительной чертой фундаментальных понятий является то, что они представляют собой итог формирования системы понятий. Поэтому процесс формирования фундаментального понятия является длительным и состоит из последовательного формирования большого числа взаимосвязанных понятий. Еще одной существенной характеристикой фундаментального понятия является то, что оно является определяющей основой целостного учебного курса (или нескольких курсов). Формирование фундаментального понятия в определенной степени может регулировать последовательность и объем содержания нескольких учебных предметов (или их значительной части) (167).
Среди фундаментальных естественно-научных понятий, изучаемых в основной школе, мы в качестве главного (как было показано в 1.2) выделяем лонятие "вещество". В оформленном виде это многоуровневая и иерархически организованная система знаний об одном из видов материи (98, 162).
Современной науке известно два вида материи - вещество и поле. Понятие "вещество" определяется как вид материи, структурные формы которого имеют массу покоя, не равную нулю. Поле, в отличие от вещества, определяется как вид материи, структурные формы которого имеют массу покоя равную нулю.
Рассмотрим понятие вещества с позиций системного анализа (17, 18, 185, 164, 235). В окружающем нас мире существует определенная иерархия структурных форм вещества: элементарные частицы, ядра атомов, атомы, молекулы, макротела, планеты, звезды и т.д. Именно понятие "вещество" является "клеточкой", т.е. основой объекта изучения естественных наук (12). В формировании данного понятия принимают участие различные дисциплины. Каждая дисциплина изучает определенные структурные уровни вещества как материальной системы. В целом, рассматривая понятие "вещество", выделяют структурные уровни его организации, представленные на рис. 4.
Все уровни организации вещества объединяет общее свойство - масса. Именно она придает каждому из уровней статус вещества. Выделение же различных уровней организации вещества обусловлено особенностями структуры, состава и характером взаимодействия частиц, составляющих вещество. Это, соответственно, приводит к набору свойств, отличающих один уровень организации вещества от другого.
Задачи и методика проведения педагогического эксперимента
При разработке методики педагогического эксперимента мы руково-дствовались идеями, изложенными в литературе по методологии педагогиче ских исследований (6, 42, 62,80,113,125,138,139,142,151,152).
Перед педагогическим экспериментом, проводившимся в несколько этапов, были поставлены следующие задачи:
1. Изучение состояния проблемы реализации МПС физики с другими предметами естественно-научного цикла в средней школе в условиях традиционного обучения.
Изучение и анализ качества усвоения школьниками фундаменталъное понятия "вещество" при традиционной методике его формирования,
3. Проверка эффективности предлагаемой методики осуществления МПС физики с химией в условиях реализации Новой концепции естественно-научного образования, основанной на опережающем изучении физики, начиная с V класса.
4. Экспериментальная проверка влияния разработанной методики реализации МПС физики с химией на качество усвоения учащимися понятия "вещество" и на формирование у них общих учебно-познаватель ных умений.
На первом этапе исследования был проведен констатирующий эксперимент, в задачу которого входило изучение и анализ качества усвоения учащимися понятия "вещество" при традиционной методике его формирования- Констатирующий эксперимент осуществлялся в первом полугодии 1994-95 учебного года в школах № 80 и 102 г. Челябинска Велось наблюдение за деятельностью учителей по реализации межпредметньгх связей физики и химии при формировании естественно-научных понятий у учащихся.
В ходе второго этапа оыла_проведена корректировка программ по физике и химии, разработана программа изучения курса химии с позиции Новой концепции естественно-научного образования, основанной на опережающем изучении курса физики в V-V1 классах. Были определены содержание и структура деятельности учителя и учащихся по осуществлению МГТС физики с химией при формировании общих естественно-научных понятий. Проведена теоретическая и методическая подготовка учителей к реализации МПС физики с химией в условиях Новой концепции естественно-научного образования. На этом этапе были определены способы, средства и приемы реализации МПС физики с химией при формировании понятия о веществе. Разработаны методические рекомендации для преподавателей естественно-научных предметов, раскрывающие возможности реализации МПС в условиях экспериментального обучения. Проведен пробный эксперимент в школах № SO, 102 г. Челябинска и № 4 г. Аши Челябинской области.
Третий этап был посвящен проведению обучающего и контрольного эксперимента по проверке эффективности разработанных способов и средств реализации межпредметных связей физики с химией и форм организации учебных занятий при формировании понятия о веществе в условиях экспериментального обучения. Были уточнены критерии эффективности разработанной методики. Проведена обработка экспериментальных данных и оформление результатов проведенного исследования.
Ввиду того, что экспериментальное обучение проходило последовательно в шестых, седьмых, восьмых и девятых классах, отдельные этапы эксперимента по времени частично совпали. Основные этапы педагогического эксперимента представлены в таблице 7.
