Введение к работе
Актуальность темы. На развитие школьного образования непосредственное влияние оказывают глобальные изменения в жизни современного постиндустриального общества, связанные с появлением новых технологий и средств связи, возрастающим объемом информации, сосуществованием множества различных культур, ускоряющимся темпом жизни. Анализ современных тенденций развития образования в последние годы демонстрирует повышенное внимание педагогов к проблеме обучения школьников решению разного рода задач (учебных, ситуативных, контекстных и ДР-)-
В стремительно меняющемся мире становится все сложнее осуществлять научный отбор содержания обучения. Обновление содержания обучения, отражающего педагогически адаптированные достижения науки, при систематичном и строго последовательном энциклопедическом подходе к его построению становится проблематичным по следующим причинам:
происходит интенсивный рост объема научной и технической информации: каждые 7—10 лет ее объем удваивается.
одновременно освоенные знания интенсивно «стареют»: ежегодно обновляется около 5% теоретических и 20% прикладных знаний.
поколению учителей не совсем понятны контуры будущей жизни и деятельности учащихся, откуда возникает проблема, чему и как учить «для будущего»;
ученики любого возраста очень информированы, но их информированность фрагментарная, в ней отсутствует система знаний, переработка их на уровне теоретической рефлексии.
В современных условиях возникает необходимость осваивать знания более концептуально, на уровне ведущих идей, научных понятий и теоретических моделей, что приводит к проблеме нахождения оптимального баланса общего и частного при отборе как содержания изучаемого материала, так и форм учебной деятельности. Но отбор знаний, необходимых для освоения в школе, и сам процесс их освоения должны стать нелинейными.
Это не означает, что фундаментальные академичные знания оказываются
ненужными, наоборот. В будущем обществе наиболее востребованными
оказываются креативные, компетентные деловые люди, обладающие
универсальным умом и парадоксальным мышлением, способные ориентироваться
в большом потоке разнородной информации, быстро осуществлять анализ и выбор
необходимой и принимать решения на ее основе. Одним из главных требований к
мышлению успешного человека является способность выстраивать цепочку из
последовательных действий от существующего положения до поставленной цели.
Необходимую продуктивность и конкурентное преимущество человеку может
обеспечить именно наличие фундаментальных, академических знаний из разных
областей. Для полноценного существования в интенсивно меняющейся среде
человеку все реже удается опереться на отработанные мыслительные стереотипы и
типовые поведенческие модели, и все чаще приходится проявлять
исследовательское поведение. Кроме того, существенным преимуществом любого
компетентного специалиста становятся творческие проявления в его мыслительной деятельности.
В свете перечисленных выше требований проявление человеком научного стиля мышления в той или иной степени становится ключевым элементом выполнения социального заказа на «креативную личность», в котором под креативностью понимаются инструментальные и поисковые характеристики личности, умеющей находить нужную информацию, нужные алгоритмы решения задач, принимать нужные решения и т.п.
В настоящее время общепризнанным эталоном научного мышления считается физическое мышление, что связано со следующими обстоятельствами. Объект исследования физики - это явление материального мира в строго учитываемых условиях. Точность физических знаний - это характерная черта, обусловленная наличием развитой физической теории, выделяющей физику из всего ряда естественных наук. Основной метод теоретического подхода состоит в математическом анализе моделей реальных явлений, результаты которого проверяются экспериментально и применяются на практике. Используемое при этом линейное приближение и с физической, и с математической точек зрения оказалось универсальной процедурой, проявившейся в том, что одни и те же уравнения оказались пригодными для описания явлений различной природы. Поскольку явления природы имеют существенно нелинейный характер, их описание на математическом языке в рамках определенных моделей уравнений имеет ограничения для теоретического исследования, что в свою очередь привело к возникновению вычислительной физики. Современные компьютерные системы предоставляют большие возможности не только для развития экспериментального метода проведения исследований природных явлений, но и для моделирования поведения больших систем в экстремальных ситуациях, т.е. численного решения и анализа задач физики, позволяющих не только описывать, но и прогнозировать возможное протекание явлений. Оказалось, что разрабатываемые при этом методы могут находить интересные прикладные применения в самых неожиданных областях. Выход современных методов физики за рамки собственно физических задач, позволяющих реализовывать прогностическую функцию физической науки, и является одной из причин «эталонного» характера физического мышления в современной науке. «Мыслить как физики» - это означает «ставить под сомнение сделанные допущения и постоянно искать бреши в своих моделях»( Дж.Уезеролл)
Для физика, занимающегося решением сложных научных проблем, значение учебных физических задач в профессиональной подготовке и обучении школьников не вызывает сомнений и не нуждается в доказательстве. Физические задачи, адаптированные для учебных целей, могут предоставить бесконечный арсенал средств и для развития физического понимания, и для формирования физического мышления, и для решения более общих педагогических проблем: формирования ключевых компетентностей как способностей к творческим проявлениям и переносу полученных знаний и мыслительных действий на широкий спектр жизненных ситуаций.
Другое дело - общее образование в целом. Решение физических задач введено в школьное обучение уже давно, и на сегодняшний день уже накоплен обширный опыт их применения в обучении, описаны их функции и как цели, и как средства обучения, разработаны теория решения учебных задач, описаны
классификации задач, этапы решения, подходы и различные частные методы их решения.
Однако практика отечественного физического образования свидетельствует о том, что образовательные возможности учебных физических задач реализуются далеко не полностью, что решение задач необоснованно вымывается из обучения физике в массовой школе, вследствие чего обнаруживаются непрочность базовых знаний, неумение их применять, боязнь задач. Низкая мотивация к изучению предмета, доходящая до физикофобии, сопровождается снижением роли предмета в системе общего образования (выражено в уменьшении времени на изучение предмета). Как показывают данные результатов ЕГЭ по физике 2003-2013, число выпускников, не приступивших при сдаче экзамена к выполнению третьей части, требующей применения знаний в задачной ситуации, колеблется от 31% до 36%.
В исследованиях PISA (2000, 2003, 2006) и TTMSS фиксируется, что российские учащиеся массовой школы демонстрируют хороший уровень воспроизведения и применения знаний в стандартных учебных ситуациях и низкий уровень готовности к выходу за их пределы, к свободному использованию полученных в школе знаний в повседневной жизни. Особенно ярко это проявляется в области физических знаний. В то же время российские школьники продолжают побеждать на международных физических олимпиадах, что свидетельствует о сохранении высокого уровня элитарного образования.
Приведенные факты свидетельствуют о том, что обучающее и развивающее значение решения физических задач в системе школьного физического образования осознается не до конца, а их возможности остаются не реализованными. В этой связи необходимо выявить образовательный потенциал учебных физических задач, четко обозначить их роль и значение в достижении требований к подготовке учащихся в современной школе.
Можно предположить, что причиной создавшегося положения являются:
изменения в подходах к поиску решения научных физических задач, произошедшие в науке, но еще не получившие должного отражения в школьном обучении физике;
несоответствие преимущественно используемых методов решения учебных физических задач приоритетным научным подходам к анализу реальных явлений и процессов;
недостаточная эффективность используемых в педагогической практике методов обучения решению физических задач для получения необходимых результатов современного физического образования.
В методике обучения физике сложилось несколько основных подходов к
обучению учащихся решению задач:
1) подход, направленный на формирование обобщенного способа деятельности по решению задач, которая описывается оптимальной структурой учебного алгоритма, включающей в себя четыре действия (ознакомление с задачей, составление плана решения, осуществление плана решения, проверка полученного решения) и определенные операции по реализации каждого из них (ориентирование, планирование, исполнение, контроль). Сторонники этого направления считают, что главным элементом умения решать задачи является
именно знание структуры этого умения, а следовательно, его и нужно формировать у обучаемых.
-
эвристический подход к решению задач связан с использованием некоторых не вполне точных методов, незаменимых, когда алгоритм решения (как четкая последовательность действий) неизвестен, и поэтому применим к значительно большему числу задач. В решениях, полученных таким способом, отсутствуют четко определенные этапы, поэтому их называют интуитивными. Рекомендации по применению этого метода носят либо слишком общий характер, либо конкретизируются в виде эвристических приемов, предлагаемых учащимся для освоения, количество которых порой становится сопоставимым с общим количеством решаемых задач.
-
трехуровневый методологический подход делает акцент не на освоении алгоритмов, а на применении для решения физических задач методологии физической науки, преследуя две основные цели: обучение учащихся решению физических задач и формирование у них навыков применения универсальных методов познания. Однако до сих пор его внедрение в практику обучения физике проводилось преимущественно в специализированных школах и классах физико-математического профиля, а адаптация их для массового преподавания физики осуществлялась лишь фрагментарно и эпизодически.
Несмотря на различия, указанные подходы имеют общие проблемы: смешение методики решения задач и методики обучения решению задач; использование задач только как средства предъявления результатов обучения в виде знаний и умений; необходимость проявления креативных качеств решающим, с одной стороны, и невозможность управления этим процессом, с другой стороны.
Таким образом, анализ ключевых изменений в современном обществе и современного этапа развития физического образования позволяет выделить следующие противоречия.
Между необходимостью ориентации на новые нелинейные подходы к процессу обучения, выделяющие в качестве единицы учебной деятельности образовательную ситуацию (учебную задачу), и сохраняющимися в практике обучения физике традиционными моделями обучения.
Между необходимостью изменений учебно-познавательной деятельности школьника, отражающих особенности развития мышлении современного человека и его когнитивные потребности, и недостаточным использованием физических задач для этой цели в практике обучения.
Между возросшим объемом физических научных знаний и объективными ограничениями содержания школьного физического образования, согласование которых неизбежно требует пересмотра и эволюционного изменения технологий обучения физике.
Между уровнем развития методологии физической науки, определяющей современные подходы к решению физических задач, и устаревшими методами их решения, воспроизводимыми в школьном обучении.
Между четким пониманием значения физики, как в технологическом развитии общества, так и в формировании мировоззрения и развития мышления учащихся, и неуклонным снижением интереса к физике как учебному
предмету, что еще более усиливается проявлением типовых затруднений при ее изучении, субъективно воспринимаемых учащимися как избыточные и чрезмерные. Между потенциальными возможностями физических задач в достижении требований к результатам современного физического образования как в плане освоения научного содержания предмета, так и в плане развития учащихся, и существующим в настоящее время уровнем их осмысления и реализации в теории и практике обучения физике.
Указанные противоречия позволяют сформулировать проблему исследования: Какой дожна быть методика обучения решению физических задач, отвечающая уровню развития методологии физической науки, и переносящая основной акцент в обучении физике с передачи учащимся готовой учебной информации на добывание и применение знаний в образовательных ситуациях, приближенных к реальным, на учет познавательных запросов и возможностей учащихся, на развитие в ходе обучения качеств личности, соответствующих требованиям постиндустриального общества?
Комплекс выявленных противоречий и сформулированная проблема свидетельствует об актуальности избранной темы «Образовательный потенциал учебных физических задач в современной школе»
Объект: обучение решению физических задач учащихся средней школы Предмет: физические задачи, их образовательный потенциал и его реализация при обучении учащихся современной школы.
Понятие «потенциал» в последние годы часто используют исследователи в области педагогики, педагогической психологии, методик изучения различных предметов, акцентируя внимание на различных аспектах (дидактический, развивающий, педагогический, творческий, образовательный, ценностный, обучающий, гуманитарный и др.). Однако однозначного определения данного понятия в педагогической науке не выработано, поэтому опираясь на его широкую трактовку в словаре Ожегова-Шведовой (степень мощности в каком-нибудь отношении, совокупность средств, возможностей, ресурсов, необходимых для чего-нибудь), сформулируем определение:
Образовательный потенциал физических задач - совокупность их научных, информационных, методологических и развивающих ресурсов, в том числе скрытых и/или недостаточно используемых в современной теории и практике обучения физике, необходимых для получения значимых результатов физического образования школьников, определенных в контексте предъявляемых ему современных требований.
Указанные ресурсы заложены в самой сути физической задачи, отражающей
научные проблемы, должны быть сохранены при адаптации научной задачи для
учебных целей, однако проявляются в обучении при определенных условиях, и, к
сожалению, в сложившейся массовой практике часто остаются
нереализованными. Использование физических задач в обучении физике в контексте, предложенном в диссертации, позволяет не только научить решать задачи, но и получать новые образовательные результаты, выходящие за рамки предметных, что и требуется от современного образования. Следует особо подчеркнуть, что решение задач при таком походе не абсолютизируется и не противопоставляется ни проведению физического эксперимента во всех его
формах, ни освоению физической теории, но позволяет выделять элементы решения задач во всех других видах учебно-познавательной деятельности школьников и строить обучение на их основе. В этом смысле учебная физическая задача выполняет важнейшую роль связующего звена между всеми видами традиционных учебных действий при изучении физики.
Гипотеза исследования состоит в следующем:
Если предположить, что физические задачи являются ключевым компонентом современной методики обучения физике и обучение решению физических задач в школе осуществлять в рамках специальной двухкомпонентнои методической системы, основанной:
на концепции обучения физике «образование как учебная модель науки», на современных подходах к решению научных задач, соответствующих методологии современной физики и учитывающих особенности научной исследовательской деятельности;
на учете изменений в учебно-познавательной деятельности современного школьника и ее специфики, связанной с функционированием в сознании особых образований - психолого-познавательных барьеров, выполняющих ограничительную и мотивационную функции в познавательной деятельности и наиболее ярко проявляющихся при решении физических задач;
то это позволит:
обеспечить современный уровень научности физического образования не только за счет информационной, но и за счет методологической составляющей,
осваивать учащимся элементы математического моделирования как научного подхода к исследованию реальных явлений, процессов, оптимально сочетающего в себе логические и интуитивные компоненты, анализ и рефлексию, что соответствует особенностям современного мышления,
повысить уровень понимания учащимися сущности природных явлений, процессов и описывающих их математических выражений;
снизить количество проявлений типовых затруднений при решении физических задач,
повысить результативность решения учебных физических задач,
повысить мотивацию к изучению физики и решению физических задач;
развить у школьников учебно-познавательные компетенции, способности к преодолению психолого-познавательных барьеров разных типов, готовности действовать и принимать решения в неопределенной ситуации, т.е. качеств личности, востребованных в постиндустриальном обществе.
Цель исследования: обоснование, разработка и реализация концепции методической системы обучения учащихся средней школы решению физических задач, основанной на использовании их образовательного потенциала.
Гипотеза и цель исследования позволили сформулировать его задачи.
-
Охарактеризовать современную социокультурную ситуацию, определить условия реализации основных современных ди
-
Выявить и описать образовательный потенциал учебных физических задач:
на уровне анализа - выделить научно значимые методы решения задач, недостаточно используемые в школьной практике, но необходимые для формирования физического понимания и развития мышления учащихся, осуществить поиск новых, по сравнению с традиционно определяемыми, функций физических задач в школьном физическом образовании,
на уровне синтеза - определить интегративные эффекты использования методологии физической науки при обучении решению физических задач, позволяющие создать модель методики обучения физике, в основу которой положена физическая задача как ее дидактическая единица.
-
Проанализировать содержание учебных физических задач, накопленных методикой обучения физике, с точки зрения современных требований, предъявляемых к физическому образованию, разработать критерии оценки методического качества учебных физических задач.
-
Обосновать и разработать модель методической системы обучения решению физических задач, ориентированную как на формирование строгих научных представлений и освоение элементов научной методологии, так и на преодоление психолого-познавательных барьеров в сознании учащихся, возникающих в процессе решения задач.
-
Определить содержательную и организационную специфику реализации методической системы на ступени основной и старшей школы.
-
Разработать содержательный и деятельностный компонент методической подготовки для студентов педагогического вуза и системы повышения квалификации педагогов по проблеме применения задач в современном обучении физике
-
Спроектировать и провести педагогический эксперимент, направленный на проверку выдвинутой гипотезы.
Методологической основой исследования на общенаучном уровне определен системный подход, на конкретно-научном уровне избраны деятельностный, компетентностный и личностный подходы, на основе которых были проведены анализ предмета данного исследования и синтез целостной концепции методической системы обучения решению физических задач, обеспечивающей реализацию их обучающего потенциала в современных условиях. Эти подходы своей методологией опираются на фундаментальные принципы дополнительности научной логики и фактологии, детерминизма, преемственности научных теорий и полноты системного описания.
Теоретические основания исследования определены идеями, концепциями и теориями, необходимыми для постановки и решения проблемы:
теоретические взгляды отечественных ученых, раскрывающие сущность системного подхода (В.В.Краевский, П.Г.Щедровицкий, и др.); сущность деятелыюстного подхода (А.В.Брушлинский, П.Я.Гальперин, В.А. Лекторский, А.Н. Леонтьев, С.Л. Рубинштейн, Н.Ф.Талызина Г.П. Щедровицкий и др.);
фундаментальные работы в области теории и философии образования (Ю.Б. Бабанский, Дж.Брунер, С.И.Гессен, В.В.Давыдов, Э.В.Ильенков, А.М.Новиков, А.П.Тряпицына и др.);
концепции развития современного школьного образования (Е.С. Заир-Бек, О.Е. Лебедев, В.В. Сериков, А.П. Тряпицына, А.В.Хуторской и др.); модернизации современного образования (Г.А.Бордовский, В.В.Краевский, В.В. Лаптев, А.П.Тряпицина, А.В.Хуторской и др.)
результаты исследований, посвященных дидактическим аспектам реализации ряда прогрессивных подходов к построению процессса образования: личностно-ориентированного (Данильчук В.И., И.А. Зимняя, В.В.Сериков, И.С.Якиманская и др.), технологического подхода (В.П. Беспалько, М.В. Кларин, В.М. Монахов, Селевко Г.К., А.В.Хуторской и др.); концепции компетентностного подхода к обучению (А.А. Пинский, А.П. Тряпицына, А.В. Хуторской и др.);
результаты работ психологов, посвященных развитию интеллектуальных способностей учащихся (Л.С. Выготский, В.В. Давыдов, П.Я. Гальперин, Л.В. Занков, Е.Н. Кабанова-Меллер, А.Н. Леонтьев, С.Л. Рубинштейн, Н.Ф.Талызина)
работы философов, физиков, психологов и педагогов по исследованию творческой активности человека (Д.Б. Богоявленская, Э. де Боно, Дж. Гилфорд, К. Дункер, И.Я. Лернер, A.M. Матюшкин, Я.Л. Пономарев, М. Планк, А. Пуанкаре, Е. Торранс, А. Эйнштейн), психологических и познавательных барьеров, возникающих в процессе творческой деятельности (Б.М. Кедров, Р.Х. Шакуров, А.А. Гормин, А.И. Пилипенко, Н.М. Мараховская, И.И. Бурганова и др.)
труды физиков-исследователей по вопросам методологической обработки ключевых достижений классической и современной физики и их мировоззренческие взгляды на различные аспекты науки (Н. Бор, Л.де Бройль, В. Гейзенберг, П. Дирак, П.Л. Капица, Л.И. Мандельштам, М. Планк, Г.П.Томсон, В.А.Фабрикант, Э. Ферми, В.А. Фок, Э.Шредингер, А. Эйнштейн и другие).
методические работы, раскрывающие закономерности и развитие представлений о роли и сущности физичекого образования (А.И. Бугаев, СЕ. Каменецкий, Р.И. Малафеев, А.В. Перышкин, Н.С.Пурышева, В.Г. Разумовский, И.И. Соколов и другие).
методические работы по вопросам отражения методологии научного познания в формировании познавательной деятельности учащихся в процессе обучения (Г.А. Бордовский, Е.И. Бутиков, В.А. Извозчиков, СЕ. Каменецкий, А.С Кондратьев, И.Я. Ланина, В.В. Лаптев, В.Н. Мощанский, В.В. Мултановский, Т.Н. Шамало, Я.М. Яворский и др.).
работы по вопросам методологии математического моделирования (А.С. Кондратьев, А. В. Ляпцев, А.А. Самарский, М Клайн и др.)
работы по исследованию задач и их функций в обучении (Г.А.Балл, Б.К. Дамитов, Г.СКостюк, Пойа Д., Г.И. Саранцев, Р.Стернберг.), методов решения физических задач в науке и обучении (С.Е.Каменецкий, А.С.Кондратьев, А.В.Ляпцев, Г.П.Стефанова, Л.М. Фридман, А.Ф. Эсаулов и ДР-)
Логика и основные этапы исследования. Исследование проводилось с 1999 по 2013 годы в русле развития тематики кандидатского исследования автора в несколько этапов.
1 этап (1999-2003 гг.) состоял в изучении теории и практики обучения решению физических задач учащихся средних школ обеих ступеней обучения, выявлению имеющихся здесь противоречий, формулировании проблемы исследования, поиске подходов к ее решению. Выполнен поисковый этап педагогического эксперимента, в результате чего установлена целесообразность выдвижения учебной физической задачи в качестве дидактической единицы современной методики обучения физике. На основании полученных результатов сформулированы цель и задачи исследования.
На 2 этапе (2004 - 2007гг. ) уточнялся и оформлялся концептуальный замысел исследования, изучалась проблема возникновения и проявления психологических и познавательных затруднений учащихся при решении физических задач, обосновывались и разрабатывались структурные элементы методической системы.
-
этап связан (2008- 2011 гг.) с разработкой подходов к реализации предлагаемой методической системы, предложением конкретных рекомендаций к организации обучения на ее основе. Выполнялся формирующий этап педагогического эксперимента, в ходе которого были получены доказательства целесообразности ее применения и эффективности в плане использования образовательного потенциала учебных физических задач. На основе экспериментальной проверки положений гипотезы разработаны и апробированы новые программы для педагогов и программы подготовки студентов педагогического университета к реализации новой методической системы обучения решению физических задач. Обобщались результаты диссертационного исследования по экспериментальной части.
-
этап (2012-2013 гг.) был посвящен завершению работы, обобщению, систематизации и оформлению результатов, определению направлений дальнейших исследований по данной проблеме.
Методы исследования подбирались в соответствии с задачами его отдельных этапов. На теоретическом уровне были использованы:
концептуальный и сравнительный анализ философской, психологической, педагогической и методической литературы, относящейся к объекту и предмету исследования;
анализ нормативно-законодательных документов, государственных образовательных стандартов, учебных программ, учебных программ и учебных пособий по проблеме исследования;
изучение методов решения задач, применяемых в физике как науке, и анализ возможности их адаптации для обучения физике в массовой школе.
На эмпирическом уровне использовались: методы диагностики (анкетирование, беседа, интервьюирование учащихся, учителей, методистов; включенное наблюдение за процессом обучения физике в средней школе, анализ и обобщение педагогического опыта обучения решению физических задач в средней школе).
Экспериментальная база исследования:
Система образования Санкт-Петербурга (общеобразовательные школы, школы с углубленным изучением предметов, гимназии г. Санкт-Петербурга, РГПУ им. А.И. Герцена, Санкт-Петербургская Академия постдипломного образования, научно-методические центры Василеостровского, Приморского районов г. Санкт-Петербурга, институты повышения квалификации регионов РФ (г.Нарва, г.Выборг) и зарубежья (г.Таллинн).
Обоснованность и достоверность результатов и выводов проведенного исследования обеспечиваются: всесторонним анализом проблемы исследования; опорой на методологию современной физики и физического образования; использованием различных методов исследования, адекватных поставленным задачам; внутренней согласованностью теоретических и практических результатов исследования; длительностью педагогического эксперимента, широтой экспериментальной базы, положительными результатами педагогического эксперимента и их воспроизводимостью.
Научная новизна результатов проведенного исследования заключается в том, что в представленной диссертации разработаны концептуальные положения, отличающиеся от традиционных подходов и к решению физических задач, и к процессу их обучения.
Выделены и систематизированы методы решения физических задач, отвечающие современным научным подходам и требованиям.
Доказано, что для реализации современных дидактических стратегий в обучении физике необходимо рассматривать процесс решения учебных задач как модель научного исследования, а методы решения задач в неразрывном единстве с методикой обучения решению физических задач;
Выявлены новые возможности применения решения физических задач в свете реализации требований, предъявляемых современному физическому образованию, как средства воздействия на психологические и познавательные барьеры, являющиеся препятствиями для формирования личности.
Обосновано применение учебных физических задач в качестве средства диагностики, профилактики, преодоления психолого-познавательных барьеров, возникающих и проявляющихся в сознании учащихся при изучении физики. Кроме того, впервые физические задачи рассматриваются как средство пробуждения особой функции психолого-познавательных барьеров, мотивирующей творческую познавательную деятельность. При этом перенос акцентов на разные аспекты использования психолого-познавательных барьеров в обучении через решение физических задач ставится в зависимость от уровня (профиля) обучения физике в средней школе.
Разработана методическая система обучения решению физических задач, в которой:
- обоснована ее двухкомпонентная структура: а) система методов решения
физических задач, соответствующая современному состоянию методологии
физики; б) система методов обучения решению физических задач,
ориентированная на получение педагогического эффекта от их применения
в обучении;
— определены роли и функции компонентов в зависимости от их значимости в
новых условиях обучения, а также их содержательное наполнение;.
- выделены принципы построения компонентов, границы их применимости,
взаимного влияния и интеграции, условия функционирования методической
системы.
> Определены критерии соответствия содержания учебных пособий по решению физических задач современным требованиям к физическому образованию с учетом целевого назначения указанных пособий.
Теоретическая значимость исследования состоит в том, что его
результаты:
определяют и конкретизируют направления дальнейших исследований в области методики обучения физике, направленных на поиск оптимальных подходов к подготовке школьников к решению задач и построению обучения на их основе;
Задают нелинейные подходы к проектированию процесса обучения физике и выявляют стратегию его построения, основанную на представлениях о физической задаче как его ключевой дидактической единице, в контекстах содержания которой выражаются особенности современного этапа развития науки.
Позволяют предложить идею новой модели методики обучения физике, которая:
с одной стороны, опирается на концепцию обучения физике «образование как учебная модель науки» и обеспечивает методологическую подготовку учащихся на ее основе; с другой стороны - направлена на развитие личностных качеств учащихся, позволяющих успешно ориентироваться в реальных явлениях окружающей действительности, а также учитывает изменения учебно-познавательной деятельности учащихся, и обеспечивает диагностику, профилактику проявления и устранение психологических и познавательных барьеров, проявляющихся у учащихся при изучении физики в условиях массового обучения;
обеспечивает на основе решения физических задач организацию разнообразных видов учебной деятельности, соответствующей запросам, познавательным возможностям и особенностям мышления современных школьников, содержащих как принципиально новые, так и классические элементы, органично сочетающиеся друг с другом;
обеспечивает содержательное учебное наполнение новых организационных форм учебных занятий, основанных на современных, в том числе и информационных, технологиях обучения.
открывают возможности использования разработанного подхода, основанного
на методологии базовой науки и представлениях о психолого-познавательных
барьерах, и в других предметах на другом предметном содержании.
Практическая значимость исследования заключается в разработке и внедрении научно обоснованного подхода к обучению решению физических задач учащихся современной школы. Результаты исследования доведены до практической реализации, продемонстрирована возможность и эффективность предложенной методической системы для массового применения. Разработанные учебные пособия, дидактические материалы для учащихся, пособия и методические рекомендации для студентов педагогических вузов и учителей
и
являются основным практическим вкладом в совершенствование процесса обучения физике в средней школе.
Положения, выносимые на защиту:
-
В современных условиях учебную физическую задачу следует считать дидактической единицей современной методики обучения физики, позволяющей обеспечивать необходимую информационную насыщенность и фундаментальность академических знаний, и в то же время экономичность и подвижность содержания физики как учебного предмета.
-
Образовательный потенциал учебных физических задач может быть реализован при обучении на основе новой методической системы обучения решению физических задач, которая является самостоятельной, открытой, развивающейся системой, обеспечивающей достижение учащимися как нормативных, так и индивидуализированных целей обучения физике. Так как специфика деятельности по решению физических задач обусловлена сочетанием методологии базовой науки и особенностями восприятия и усвоения физического содержания учащимися, то такая методическая система состоит из двух взаимосвязанных компонентов: системы методов решения физических задач, выбор которых определяется их значимостью в современных научных исследованиях и доступностью для освоения школьниками, и методики обучения решению физических задач, построенной с учетом объективного функционирования в сознании учащихся психолого-познавательных барьеров.
-
Первый компонент методической системы - методы решения физических задач, сложившихся в физике, востребованных в настоящих научных исследованиях и направленных на формирование физического понимания и особых качеств мышления учащегося, необходимых в современном мире. Система этих методов при обучении на всех уровнях отражаются в принципах:
принцип обучения моделированию реальных процессов;
принцип адекватного применения физических понятий, методологических принципов, фундаментальных и частных физических законов, математических методов;
принцип сбалансированного сочетания количественных и качественных методов анализа физических явлений
4. Система методов обучения решению физических задач основывается на двух
принципиальных положениях:
-
решение физических задач естественным образом в рамках урока совмещается со всеми традиционными (изучение теории, выполнение лабораторного эксперимента) и нетрадиционными методами (использование компьютерных технологий, учебное исследование) обучения физике;
-
в процессе обучения физике учебные физические задачи, кроме традиционных, выполняют функции:
средства диагностики наличия и типа психолого-познавательных барьеров;
средства преодоления психолого-познавательных барьеров некоторых типов как затруднений в познавательной деятельности;
средства мотивации к преодолению психолого-познавательных барьеров.
-
Для реализации двухкомпонентной методической системы необходимы новые организационные формы уроков, на которых происходит не просто передача знаний от одного человека к другому, а создание условий для процесса порождения знаний самим обучающимся, его активного и продуктивного творчества. Наиболее актуальными становятся следующие технологии: урок одной задачи; перевернутый урок; информационные технологии. Формы организации деятельности учащихся на таких уроках могут быть различными -индивидуальная, парная, групповая.
-
Двухкомпонентная методическая система может быть использована как в основной, так и в старшей школе в условиях разных профилей обучения. Ориентация на формирование компетентностей школьника на основе решения физических задач требует возрастной дифференциации результатов обучения, характеризующих целостность личности школьника:
На ступени основной школы ведущим результатом является познавательная компетенция, понимаемая как интегральная способность к осуществлению познания на основе освоенной совокупности универсальных учебных действий, акцент в которой ставится на преодоление типовых психолого-познавательных барьеров и освоение основных методов решения физических задач (построение модели, предсказание ее поведения на основе качественных методов и доступных возрасту принципов - относительности, симметрии).
На ступени старшей школы ведущим результатом является готовность к непрерывному образованию и самообразованию, которая выражается в способности применять систему методов решения физических задач в новых условиях, самостоятельном планировании и проведении исследования физической и математической модели явления, в способности осознавать свои познавательные затруднения с акцентом на мотивацию преодоления психолого-познавательных барьеров в ситуации неопределенности.
7. Специфическим условием реализации методической системы обучения
решению физических задач в современной школе, определяющим ее
эффективность и доступность для широкого распространения в практике
обучения, является подготовка учителя физики, которая заключается:
в активном освоении учителем современной методологии решения физических задач;
в овладении учителем задачным материалом и постоянном его пополнении, что позволяет осознанно и целесообразно выбирать учебные физические задачи высокого педагогического и методического качества;
в формировании умения учителя в сотрудничестве с учащимися выстраивать иерархии используемых моделей в зависимости от контекста рассматриваемой ситуации;
в освоении учителем перспективных технологий уроков, соответствующих современным дидактическим стратегиям, запросам учащихся разных ступеней обучения и обеспечивающих высокий научный уровень обучения физике.
Апробация диссертации заключается в том, что теоретические положения, материалы и результаты исследования докладывались и обсуждались на научно-методических конференциях и семинарах:
Международные конференции «Физика в системе современного образования» (г. Санкт-Петербург, 1999, 2003, 2007, 2009 ; г. Волгоград, 2011; г.Петрозаводск, 2013);
Международные конференции «Герценовские чтения» (г. Санкт-Петербург, 1996-2013 гг);
Всероссийские научно-практические и научно-методические конференции (г. Санкт-Петербург, 1997, 1999, 2009, г.Тамбов, 2011, г. Армавир,2007, г. Челябинск, 2013)
научно-методические семинары кафедры методики обучения физике РГПУ им.А.И.Герцена (ежегодно, начиная с 2001 г.);
На курсах повышения квалификации учителей физики в АППО г.Санкт-Петербурга (2004-2007, 2010 гг.).
Практические результаты исследования были апробированы в ходе работы с учителями, учащимися, студентами и внедрены:
в практику работы ряда школ г. Санкт-Петербурга и Ленинградской области;
в практику работы подготовительных курсов и Малого факультета физики РГПУ им.А.И.Герцена
в учебный процесс на курсах повышения квалификации учителей физики г.Санкт-Петербурга и Ленинградской области, Эстонии (г.Нарва, Таллинн);
в практику обучения студентов факультета физики РГПУ им.А.И.Герцена.
Структура диссертации: диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и библиографического списка - 347 источников. Общий объем диссертации - 388 стр., 16 таблиц, 17 диаграмм, 58 рисунков. Основное содержание диссертации
