Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теоретические основы межпредметных связей. Функции межпредметных связей.
1.1. Понятие межпредметных связей в педагогике 14
1.2. Состояние проблемы межпредметных связей в педагогической науке 24
1.3. Состояние проблемы межпредметных связей физики и географии в школьной практике
Выводы по 1-й главе 42
Глава 2. Методика осуществления межпредметных связей физики с физической географией.
2.1. Основные направления реализации межпредметных связей физики и физической географии 44
2.2. Принципы отбора учебного материала для осуществления межпредметных связей физики и физической географии 54
2.3. Содержательные основы межпредметных связей физики и физической географии 57
2.4. Пути и средства осуществления межпредметных связей физики и физической географии
2.5. Комплексные формы организации учебных занятий с использованием МПС физики с физической географией 79
Выводы по 2-й главе 89
Глава 3. Методика проведения и результаты педагогического эксперимента по проверке эффективности разработанной методики реализации межпредметных связей физики и физической географии.
3.1. Задачи и методика проведения педагогического эксперимента 91
3.2. Методика отслеживания влияния реализации разработанной системы межпредметных связей физики и физической географии на качество усвоения общих понятий и законов 94
3.3. Результаты педагогического эксперимента 97
Выводы по 3-й главе 106
Заключение 107
Библиография 111
Приложение 1 127
Приложение 2
- Понятие межпредметных связей в педагогике
- Основные направления реализации межпредметных связей физики и физической географии
- Задачи и методика проведения педагогического эксперимента
Введение к работе
В условиях коренных экономических и социальных преобразований современного общества происходит перестройка всей сферы общественной жизни, в том числе и системы образования. В настоящее время в обществе будет востребована личность с высоким уровнем знаний, основанном на научном мировоззрении и диалектическом мышлении. В новом, XXI веке, изменения в производственной и общественной сферах жизни, научно-технический прогресс и информационная революция изменили социальный заказ к содержанию образования и методам обучения в учебных заведениях, создали предпосылки для обновления и совершенствования системы образования, направленные на формирование глубоких и прочных знаний, а также творческого подхода к решению вопросов в любых сферах профессиональной и общественной деятельности.
В последнее время в общеобразовательных учреждениях произошли значительные изменения: федеральный компонент государственного стандарта общего образования; определены обязательные требования к минимуму содержания образования и уровню подготовки учащихся; предложены новые концепции естественнонаучного образования.
Концепция модернизации образования на период до 2010 года развивает основные принципы образовательной политики в России, главной задачей которой является обеспечение современного качества образования на основе сохранения его фундаментальности и соответствия актуальным и перспективным потребностям личности, общества и государства.
Соответственно, школа должна стать важным фактором гуманизации общественно-экономических отношений, формирования новых жизненных установок личности.
Бурный темп развития естествознания, его возрастающая роль в научно-техническом, технологическом и информационном прогрессе, а также усиливающиеся тенденции интеграции и взаимопроникновения во многих отраслях науки и техники заставляют пересмотреть роль естественнонаучного образования в формировании мировоззрения, знаний и умений школьников.
В современной школе перед учителем стоит основная задача - показать учащимся всю глубину и характер взаимосвязи различных граней объективного мира, подготовить их к целенаправленной и самостоятельной познавательной деятельности.
Предметная система преподавания дисциплин естественнонаучного цикла в школе в целом обеспечивает возможность формирования у учащихся определенной системы научных знаний и умений. Однако, несогласованность школьных учебных программ по физике, химии, биологии, географии, отсутствие в них взаимосвязанности, преемственности и единой интерпретации понятий, законов и теорий, приводит к отрывочности знаний школьников; отсутствию у учащихся единой научной картины мира и понимания закономерностей его развития, и, как следствие, к неспособности комплексно применять знания и практические навыки, полученные при изучении основ естественных наук в школе, в решении задач, возникающих перед ними в реальной жизни.
В преодолении этих недостатков большая роль принадлежит межпредметным связям (МПС).
Межпредметные связи, отражая естественные взаимосвязи процессов и явлений окружающего мира, играют существенную роль в развитии системного мышления, умении использовать знания при изучении одного предмета в процессе усвоения знаний по другому предмету.
С точки зрения дидактики, реализация МПС значительно повышает научный уровень обучения, влияет на содержание учебного материала, на методы преподавания, которые использует учитель, а также на методы учения, самостоятельно осуществляемые учащимися.
Кроме того, активное использование МПС позволяет оптимизировать процесс преподавания предметов естественнонаучного цикла и, тем самым, уменьшить все возрастающую учебную нагрузку на учащихся.
Теоретические основы межпредметных связей были заложены в исследованиях таких видных ученых-педагогов, как Я. Коменский, Д. Ушинский, Н.К. Крупская.
К зарубежным педагогам, активно работавшим в этой области, следует отнести Д. Локка, А. Дистервега.
В настоящее время идеи МПС получили свое развитие в научных трудах М.Н. Берулавы, А.А. Боброва, Н.В. Груздевой, А.И. Гурьева, И.Д. Зверева, В.Р. Ильченко, В.Н. Максимовой, С.А. Старченко, Н.Н. Тулькибаевой, А.В. Усовой, В.Н. Федоровой, О.А. Яворука.
Осуществление синтеза знаний указывается и признается в трудах известных методистов - П.А. Знаменского, А.В. Перышкина.
Большое значение имеет проблема реализации МПС таких естественнонаучных дисциплин как физика и физическая география. Отражение их взаимосвязи и взаимовлияния, общности географических понятий и физических законов в содержании учебного материала в виде межпредметных связей является одним из основных условий познания учащимися причинно-следственных связей в окружающем мире, природы в целом.
Привлечение МПС в преподавании этих естественнонаучных дисциплин дает возможность более полного раскрытия и объяснения географических явлений и процессов с точки зрения законов физики.
С другой стороны, многие географические явления и процессы могут служить иллюстрацией при изучении физических законов.
Такой подход позволяет избежать повторения трактовки одних и тех ж,е понятий в отдельных учебных дисциплинах и закладывает основы для формирования у учащихся устойчивых причинно-следственных связей в естественнонаучной картине мира.
Использование МПС физики и физической географии может быть успешным в том случае, если будут иметься четкие представления об основных направлениях реализации межпредметных связей этих учебных дисциплин, а также система методов их реализации.
Учитель должен владеть учебным материалом, показывающим учащимся взаимосвязь природных явлений и физических законов; взаимообогащение физики и географии методами познания и исследования.
Установление взаимосвязи в преподавании физики и физической географии предполагает осуществление двухсторонних связей: преподавание физики в связи с географией и преподавание физической географии в связи с физикой.
Использование МПС физики и географии в учебном процессе играет важную роль в формировании основополагающих естественнонаучных понятий - «вещество», «энергия», «сила», «движение» и др. Основная роль в их формировании принадлежит физике, но привлечение в этот процесс географического фактического материала оказывает ценную роль в их расширении и конкретизации, а также предупреждении их возможного расщепления в случае различной трактовки в разных дисциплинах естественнонаучного цикла.
Содержание учебного материала межпредметного характера по физике и географии должно обеспечить у учащихся формирование целостного представления о явлениях природы, сделать их знания применимыми при изучении других предметов естественнонаучного цикла.
Но, несмотря на то, что МПС в педагогической науке достаточно исследованы, к проблеме осуществления и реализации межпредметных связей между предметами естественнонаучного цикла приковано внимание многих методистов и учителей.
Как правило, преподаватели физики и географии не владеют методикой их применения и ограничиваются лишь упоминанием смежных понятий или использованием на уроках сходных умений познавательной деятельности. Это обусловлено недостаточностью разработки проблемы МПС физики и физической географии в научных исследованиях по частным дидактикам, а также использованием этих связей только на примере отдельных понятий или в отдельных формах учебных занятий.
Анализ литературы и научных исследований по проблеме межпредметных связей в естественнонаучных дисциплинах и, в частности, между физи кой и физической географией, показал, что этой проблеме уделено недостаточно внимания.
Вышеизложенное определяет актуальность и необходимость разработки научно-методических основ реализации МПС физики и физической географии в основной школе с целью формирования у учащихся единой естественнонаучной картины мира.
Объектом нашего исследования является процесс обучения физике в 5-х - 6-х классах основной школы, занимающихся по экспериментальной программе с использованием межпредметных связей с физической географией.
Предмет исследования - методика реализации МПС в процессе преподавания физики и физической географии, включающая в себя методы, приемы и организационные формы обучения.
Цель исследования состоит в определении содержательной и процессуальной основ межпредметных связей физики и физической географии в преподавании естественнонаучных дисциплин; разработке и внедрении методики их осуществления в образовательных учреждениях.
В основу нашего исследования была положена следующая гипотеза.
Если в процессе обучения физики и географии регулярно осуществлять меэюпредметные связи между этими предметами, отражающие взаимосвязь предметных областей соответствующих наук и общность их методов исследования, то это позволит повысить качество усвоения физических, географических и общих естественнонаучных понятий и уровень сформированности учебно-познавательных умений учащихся.
Реализация МПС физики и географии будет более эффективной, если, наряду с уроками, проводить интегративные формы учебных занятий и обеспечить межпредметным содержанием различные способы учебной деятельности школьников (работа с учебником, решение задач, выполнение лабораторных и практических работ).
Реализация МПС физики и географии, на наш взгляд, невозможна без рассмотрения и решения трех основных методических проблем преподавания:
1. На каком материале раскрывать связи физики и географии?
(проблема содержания).
2. Как показать взаимосвязь физики и географии? (проблема метода).
3. Какие разделы и темы курсов физики и географии наиболее полно и своевременно дополняют друг друга с наименьшей учебной нагрузкой и затратами учебного времени? (проблема места и времени).
Исходя из цели и гипотезы, в работе были поставлены следующие задачи:
• провести анализ литературы по проблеме МПС;
• провести анализ состояния проблемы МПС физики и физической географии в педагогической науке и школьной образовательной практике;
• обосновать целесообразность осуществления МПС физики и физической" географии;
• определить целесообразные пути, средства и формы реализации МПС физики и физической географии;
• отобрать содержание и разработать методику реализации МПС физики и физической географии в рамках новой Концепции естественнонаучного образования;
• разработать образовательную программу опережающего курса физической географии для 5-х и 6-х классов в рамках Концепции естественнонаучного образования А.В. Усовой;
• провести экспериментальную проверку эффективности разработанной методики реализации МПС физики и физической географии;
• разработать методические рекомендации по реализации МПС физики и физической географии для учителей физики и географии.
Методологическую основу диссертационной работы составили:
• научная теория познания и ее диалектический метод, в данном случае рассмотрение учебного процесса как целостного объекта, который подвержен количественному и качественному изменениям, приводящих к его совершенствованию;
• системный подход к учебному процессу, заключающийся в его многоаспектном анализе (содержательном и деятельностном);
• психологические теории: учебной деятельности, теория развивающего обучения, теория межпредметных связей, психолого-педагогические основы формирования научных понятий;
• дидактические основы осуществления межпредметных связей.
Для решения поставленных задач использованы следующие методы исследования:
• анализ философской, психолого-педагогической, научно-методической, учебной литературы по проблеме диссертационного исследования;
• анализ государственного физического и географического стандартов образования, программ, учебников и методических рекомендаций по преподаванию физики и физической географии; теоретических основ по МПС в образовательных учреждениях;
• моделирование форм, методов и приемов осуществления МПС физики и • физической географии в основной школе;
• педагогический эксперимент по проверке эффективности разработанной методической системы;
• методы математической статистики для обработки и анализа результатов педагогического эксперимента.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в:
• определении содержательных и деятельностных основ межпредметных связей физики и физической географии;
• разработке методики преподавания опережающего курса физической географии с учетом МПС с физикой, включающей:
построение содержания обучения опережающих курсов физики и географии с учетом взаимосвязи соответствующих наук в трех основных направлениях (общность изучаемых явлений, общность методов исследования и влияние физических факторов на окружающую среду);
решение задач и заданий межпредметного характера;
выполнение комплексных лабораторных и практических работ;
проведение интегративных форм учебных занятий. Теоретическая значимость исследования заключается в:
• обосновании необходимости и целесообразности реализации МПС физики и географии в учебном процессе в рамках естественнонаучного обучения для повышения качества знаний и умений учащихся основной школы;
• определении основных аспектов во взаимосвязи физики и физической географии как учебных предметов: физические явления - элементы явле: ний геосферы; влияние физических факторов на окружающую среду; физика - источник средств и методов исследования природы. Практическая значимость диссертационного исследования состоит в:
• достоверно установленном положительном влиянии реализации МПС физики и физической географии на уровень усвоения учащимися общенаучных понятий и причинно-следственных связей в единой естественнонаучной картине мира;
• разработке и апробации дидактического материала по использованию МПС географии с курсом физики, включающего систему заданий и задач интегративного содержания, решение которых требует применений знаний из географии и физики, а также способов обобщения и систематизации знаний учащихся по географии и физике;
• разработке и публикации методических рекомендаций для учителей основной школы по внедрению в учебный процесс МПС физики и физической географии.
Этапы исследования:
1 этап (2000 - 2001 гг.) Анализ педагогической, дидактической, научно-методической, учебной литературы; диссертаций и научных публикаций по теме исследования для теоретического обоснования данного диссертационного исследования; формулировка цели и гипотезы; определение объекта, предмета и задач исследования; разработка плана его проведения.
2 этап (2001 - 2002 гг.) Анализ содержания курсов физики и физической географии; определение общих для этих дисциплин понятий и учебно-познавательных умений; определение основных форм учебных занятий, путей и средств реализации МПС физики и физической географии в процессе обучения; проведение констатирующего эксперимента.
3 этап (2002 - 2004 гг.) Проведение педагогического эксперимента (обу- . чающего и контрольного) для подтверждения высказанной гипотезы и проверки эффективности разработанной методики обучения; анализ и оценка достоверности результатов применения МПС физики и физической географии; подведение основных итогов и формулировка выводов по диссертационному исследованию; разработка методических рекомендаций по осуществлению МПС физики и физической географии.
На защиту выносятся: 1. Концепция построения межпредметных связей физики и географии для 5-х -6-х экспериментальных классов, изучающих пропедевтические (опережающие) курсы физики и физической географии, включающая:
положение о необходимости и целесообразности применения МПС физики и физической географии в учебном процессе;
определенные нами содержательные и деятельностные основы МПС физики и физической географии в 5-х - 6-х классах основной школы;
принципы отбора содержания учебного материала и задач межпредметного характера для курса физической географии с учетом МПС с физикой;
комплекс форм и методов учебных занятий и методики их проведения, способствующих реализации МПС физики с физической географией. 2. Образовательная программа опережающего курса географии для учащихся 5-х и 6-х классов, обеспечивающая преемственные связи в развитии естественнонаучных понятий при изучении физики и географии.
Достоверность сформулированных в диссертационном исследовании выводов обеспечивается их согласованностью с дидактическими и методологическими положениями преподавания курсов физики и физической географии; проверкой результатов исследования путем проведения педагогического эксперимента; подтверждением выдвинутой гипотезы исследования его результатами; обработкой результатов эксперимента методами математической статистики на основе и количественным и качественного анализа.
Апробация результатов диссертационного исследования Основные результаты диссертационного исследования обсуждались на заседаниях кафедры теории и методики обучения физике Челябинского госу- дарственного педагогического университета и методических объединений школ города Челябинска; в публикациях и выступлениях: республиканской научно-практической конференции «Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов ВУЗов» (Челябинск, 2000 г.), областной научно-практической конференции учителей географии «Технологии продуктивного обучения» (Челябинск, 2002 г.), научно-практической конференции для учителей географии Челябинской области «Активизация познавательной деятельности учащихся в процессе обучения» (Челябинск, 2003 г.), на совместных научно-методических семинарах кафедр теории и методики обучения физики ЧГПУ и естественных дисциплин МОУ СОШ №124 г. Челябинска.
Понятие межпредметных связей в педагогике
На рубеже тысячелетий ясно обозначились три новых тенденции развития человечества: создание общего глобального информационного пространства; интерес людей разных стран к прогнозированию общего будущего для жителей Земли (концепция устойчивого развития); формирование новой общей ценности человечества - сохранение экологического качества жизни [21;119].
Закономерно, что вслед за процессами реформирования экономической, идеологической и духовной составляющих общества, обязана претерпевать определенные изменения система образования.
Образование является одной из важнейших сфер жизни общества, определяющей уровень его культуры и экономического развития. Высокий уровень образования позволяет быстрее овладеть достижениями научно-технического прогресса, новой техникой и технологиями производства, что является особенно актуальным в век глобальной информационной революции.
Наряду с положительными тенденциями в системе образования, такими как использование нетрадиционных методов и форм обучения, усиление развивающей функции обучения, активное внедрение интегративных курсов в процесс обучения, следует отметить и ряд негативных проблем [8-9; 172-173].
Это и сокращение количества часов на изучение цикла естественных наук за счет чрезмерной гуманитаризации образования, и значительно возросшая учебная нагрузка, которая отрицательно влияет на физическое и психическое здоровье ребенка [47; 139].
В настоящее время наблюдается процесс реформирования естественнонаучного образования, и важная роль в этом принадлежит интегративным тенденциям [11;16;39;176].
Проблема интеграционных взаимосвязей при обучении основам естественных наук не нова, но в то же время является одной из наиболее интенсивно развивающихся областей современной дидактики [14;29;40;43;178].
Изучать процессы интеграции в естественнонаучном образовании невозможно без анализа тенденций развития самого естествознания как науки и познания интеграционных процессов в научном знании в целом.
В недавнем прошлом основным и довлеющим методом познания естественных наук являлся метод материалистической диалектики, который нашел свое отражение в фундаментальных классических исследованиях [3;129].
На сегодняшний день существуют различные философские модели развития науки: научное познание рассматривают как постоянный поступательный процесс; как череду научных революций; как совокупность частных ситуаций, не поддающихся обобщению [67; 130].
Следует отметить, что с самого зарождения научной мысли человек стремился свести многообразие явлений окружающего мира к минимальному числу основных исходных принципов. Познание природы шло по пути непосредственного созерцания ее в целостности через разделение на части (анализ) к восстановлению единой картины мира на более высокой ступени (синтез) [5;135;138].
На разных этапах развития человеческого общества превалировал аналитический или синтетический метод научного познания. Коренным и революционным шагом на пути развития естествознания стало открытие закона о сохранении вещества и энергии, на основе которого стало возможным связать между собой все явления природы, ликвидируя, таким образом, разобщенность между различными составляющими естествознания.
Оба метода научного познания, диалектически связанные между собой, существуют и в настоящее время: современные процессы, идущие в естествознании, характеризуются, с одной стороны, все большей специализацией научного знания, а с другой - взаимным связыванием ранее разобщенных наук и появлением наук пограничного характера [69;77-78].
Кроме того, появляется множество новых форм интеграционного взаимодействия между науками: развитие стержневых наук, входящих во все отрасли естественнонаучного знания; интеграция естественнонаучных знании вокруг глобальных проблем [5; 138].
Основные направления реализации межпредметных связей физики и физической географии
Функционирование системы образования в целом обусловлено взаимодействием трех составляющих: целей образования, содержания образования и методов обучения.
Состав содержания образования является педагогической интерпретацией поставленных обществом целей.
Если в недавнем прошлом основной идеей педагогики была идея всесто роннего и гармоничного развития личности, то в настоящее время истинная цель образования, по мнению Б.С. Гершу некого, состоит в подготовке человека к реальной жизни, создании условий для развития именно тех способностей, которые заложены в данной личности и которые позволили бы человеку мак- симально реализовать их в жизни.
В «Концепции модернизации российского образования на период до 2010 года», указывается, что общеобразовательная школа должна формировать це лостную систему универсальных знаний и умений, а также опыт самостоятель ной деятельности, т.е. ключевые компетентности, определяющие современное качество образования.
Содержание образования в школе можно определить как личностно- ориентированную и педагогически адаптированную систему знаний, воплощен ных в учебных предметах. Учебный предмет представляет собой совокупность знаний и умений из какой-либо области действительности и соответствующей ей деятельности по усвоению этих знаний и умений в процессе учебного взаи модействия.
Каждый учебный предмет многофункционален и направлен на достижение множества целей, но среди функций учебного предмета всегда можно выделить основную - ведущий компонент. Ведущими компонентами в учебных предметах естественнонаучного обучения являются предметные научные знания [131;139].
В истории развития отечественной школы наблюдается смена целей образования, соответственно и смена задач обучения физике в школе [134].
В проекте концепции школьного физического образования в России обозначены следующие задачи обучения физике: [12;21]
формирование знаний об основных физических явлениях, научных понятиях, законах и методах исследования;
формирование умений наблюдать и объяснять физические явления;
развитие научного мировоззрения учащихся и диалектического характера физического знания;
формирование политехнических знаний и умений;
экологическое образование;
развитие познавательного интереса к физике.
Кроме того, в федеральном компоненте государственного стандарта общего образования определены цели, стоящие перед курсом физики: [12;21]
овладение языком физики и умение его использовать для анализа научной информации;
обучение планированию и проведению экспериментальных физических исследований;
приобретение практических навыков пользования физическими измери
тельными приборами.
Содержание курса физики основано вокруг фундаментального естественнонаучного понятия «вещество». Из этого вытекает направление генерализации физических знаний: вещество и поле - виды материи - строение вещества - формы движения [31].
Задачи и методика проведения педагогического эксперимента
Педагогический эксперимент проходил с учащимися 5-х и 6-х классов школ № 99 и № 124 города Челябинска.
Основной задачей нашего педагогического эксперимента являлась проверка влияния разработанной методики реализации МПС физики и физической географии на качество знаний учащихся.
Предметом нашего исследования являлся поиск оптимального решения проблемы выработки научно-методических основ осуществления системы межпредметных связей физики и географии; методика реализации межпредметных связей в процессе преподавания физики и физической географии, включающая в себя методы, приемы и организационные формы обучения, а также анализ эффективности обучения при использования МПС.
До начала обучающего эксперимента был проведен констатирующий эксперимент, в задачу которого входило изучение состояния проблемы реализации межпредметных связей физики и физической географии в практике преподавания в школах № 99 и № 124.
Для предварительной ориентации в рассматриваемом вопросе было проведено тестирование учащихся 5-х и 6-х классов с целью изучения качества усвоения научных понятий, общих для учебных дисциплин естественнонаучного цикла; умения применять полученные знания на практике, а также умения устанавливать причинно-следственные связи на основе использования знаний межпредметного характера.
Примененные нами тесты содержали задания по курсу физической географии 5-го и 6-го классов и включали вопросы на знание фактического материала; практические задания и вопросы «межпредметного» характера.
По результатам констатирующего эксперимента можно сделать вывод, что уровень усвоения научных понятий у учащихся оказался достаточно низкий
(от 43 до 52% правильных ответов).
Низка практическая направленность полученных учащимися знаний (от 39 до 48% правильных ответов).
Половина учащихся не видят связи между знаниями, получаемыми при изучении смежных предметов естественнонаучного цикла, и не в состоянии пе реносить знания, полученные при изучении одного предмета, на изучение дру гих предметов (от 36 до 49% правильных ответов).
Анализ результатов тестирования учащихся привел нас к выводу о необходимости исследовать те стороны деятельности учителей, от которых зависит деятельность учащихся по осуществлению МПС в процессе овладения естественнонаучными знаниями.
Было организовано целенаправленное наблюдение учебного процесса, задачей которого явилось определение уровней использования МПС на уроках физики и географии, а также выделение методических средств, приемов и форм, используемых учителями для их реализации.
Параллельно проводилось изучение школьной документации (тематических и поурочных планов).
До проведения обучающего эксперимента были разработаны принципы отбора учебного материала по физике и физической географии для использования в свете межпредметных связей, а также разработана модель учебной работы по физике и физической географии с использованием МПС.
Основной задачей обучающего эксперимента явилось установление зависимости между педагогическим воздействием и достигаемыми при этом результатами обучения:
апробация разработанной программы преподавания курсов физики и физической географии с использованием МПС;
проверка эффективности обучения на основе критериев оценки результативности примененной методики.
Для выяснения качества усвоения знаний учащихся и сравнения эффективности двух вариантов педагогических воздействий в условиях экспериментального преподавания курсов физики и физической географии с использованием МПС в рамках Новой концепции естественнонаучного образования был проведен контрольный эксперимент.
