Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Знаково-образное кодирование информации как средство наглядности в обучении физике студентов колледжа 17
1.1. Кодирование информации на основе средств знаково-образной наглядности 17
1.2. Методология учебного познания в условиях средств знаково-образной наглядности при обучении физике студентов1 колледжа 31
1.3. Диагностирующая деятельность преподавателя физики на основе средств знаково-образной наглядности 51
Выводы по первой главе 68
Глава II. Поэтапное использование средств знаково-образной наглядности в обучении физике студентов колледжа 70
2.1. Психодидактические условия и средства усвоения разноуровневой учебной информации по физике студентами колледжа 70
2.2. Методика поэтапного использования средств знаково-образной наглядности в обучении физике студентов колледжа 85
2.3. Подготовка будущих учителей к деятельности по диагностированию готовности студентов колледжа к работе со средствами знаково-образной наглядности в процессе обучения физике 96
Выводы по второй главе 109
Глава ІII. Организация и методика проведения педагогического эксперимента 111
3.1. Организация педагогического эксперимента: задачи, гипотеза, этапы, условия, критерии и показатели отслеживания результатов 111
3.2. Констатирующий и поисковый эксперименты, их результаты 116
3.3. Обучающий и контрольный эксперименты, их результаты 126
Выводы по третьей главе 142
Заключение 144
Библиографический список 148
Приложение 164
- Методология учебного познания в условиях средств знаково-образной наглядности при обучении физике студентов1 колледжа
- Методика поэтапного использования средств знаково-образной наглядности в обучении физике студентов колледжа
- Подготовка будущих учителей к деятельности по диагностированию готовности студентов колледжа к работе со средствами знаково-образной наглядности в процессе обучения физике
- Организация педагогического эксперимента: задачи, гипотеза, этапы, условия, критерии и показатели отслеживания результатов
Введение к работе
Актуальность исследования. Совершенствование среднего (полного) общего образования в связи с его модернизацией имеет характер не разовых и не одноместных изменений, а принципиальных и кардинальных преобразований. Они осуществляются в соответствии с нормативными документами: Законом Российской Федерации «Об образовании»; Государственным образовательным стандартом; Национальной доктриной образования РФ до 2025 г.
Демократизация системы обучения привела к значительному изменению статуса средних образовательных учреждений, появились школы с углубленным изучением предмета, лицеи, гимназии, колледжи; многопрофильные и разноуровневые учебные планы, включающие федеральные, региональные и школьные компоненты. Уровневый характер государственного стандарта по физике (базовый, профильный) расширил возможности педагогов для поиска инновационных путей в развитии творческих способностей всех участников образовательного процесса.
Особое место в системе среднего профессионального образования занимают колледжи. Все они имеют профессиональную направленность (медицинское, педагогическое, художественное, техническое и др.). На базе девятого класса в средних профессиональных учреждениях студенты (такой статус имеют обучаемые колледжа) первого курса изучают все предметы за курс старшей школы на базовом уровне, кроме этого, в учебный план этих учреждений включены дисциплины специализации. Особое место среди всех типов колледжей занимают средние профессиональные учреждения гуманитарного профиля. Выпускники основной школы выбирают данный профиль, руководствуясь стремлением приобрести привлекательную для себя профессию. Однако этот выбор нередко определяется отсутствием желания изучать углубленно дисциплины физико-математического цикла, поэтому процесс познания такого предмета, как физика, даже на базовом уровне, у многих вызывает трудности, низкую мотивацию учения. Перед преподавателем колледжа стоит непростая задача, связанная с выбором современных технологий обучения, активизирующих познавательную деятельность студентов с разной мотивацией учения, неодинаковыми интеллектуальными возможностями и способностями.
В настоящее время разработано более четырехсот образовательных технологий, основные идеи которых обобщены Т.К. Селевко. Из многочисленных образовательных технологий особое место занимают такие, которые включают инструментальные средства обучения, в частности средства наглядности.
В настоящее время выделяют интеллектуальные средства обучения, исследованные еще Я.А. Коменским, дополненные современными дидактами (новыми информационными средствами обучения). Именно они, по мнению Ф.Ш. Терегулова, позволяют организовать образовательный процесс в соответствии с его объективными законами независимо от жизненных ситуаций, соответствующей материальной базы, индивидуальных особенностей каждого.
Исторический подход к анализу психологических аспектов образования убеждает в том, что развитие современных средств обучения идет по двум самостоятельным, но связанным направлениям. Первое - «натуральное» - зависит от натурных способов изучения окружающей действительности; второе - «трансформированное» - связано с исследованием вспомогательных средств (внутренних или внешних) обучения. Методика двойной стимуляции (внешней и внутренней), основанная на двух
вышеописанных направлениях использования средств обучения, предполагает применение двух способов познавательной деятельности. Первый зависит от физиологических особенностей обучаемого, поэтому этот способ ограничен возможностями и способностями каждого. Второй способ не имеет ограничений, потому что зависит от технологического инструментария обучения, который можно постоянно совершенствовать в зависимости от задач и условий образования.
Отметим, что средства наглядности выполняют определенную функцию и, как показывает практика, весьма успешно. Поэтому не стоит пренебрегать ни одним из описанных средств. Более того, их следует применять вариативно и поэтапно. Такой подход в использовании средств наглядности особенно оправдан в классах (школах) и группах (колледжах) гуманитарных, т. е. в таких, для которых физика не является профильной дисциплиной или предметом специализации. Поэтому использование разнообразных средств наглядности, в соответствии с принципами систематичности и системности, а также теории деятельности, может помочь им разобраться в изучаемом материале, повысить мотивацию учения, изменить отношение к предмету, ранее для обучаемых непривлекательному, трудному и неинтересному.
Роль дидактических средств в повышении эффективности учебного процесса обоснована известными педагогами: Ю.К. Бабанским, М.А. Даниловым, П.И. Пидкасистым, М.Н. Скаткиным, Н.М. Яковлевой; дидактами: М.В. Клариным, В.В. Краевским, М.Н. Махмутовым, А.А. Поповой, В.Э. Штейнбергом и др. Влияние инструментальных средств обучения на развитие мышления, в том числе естественнонаучного анализировали ученые: Б.Г. Ананьев, Д.Б. Богоявлинский, П.Я. Гальперин, В.В. Давыдов, Л.В. Занков, Н.А. Менчинская, Н.Ф. Талызина, Д.Б. Эльконин, Г.И. Берулава, Г.Г. Гранатов, А.Н. Крутский, А.И. Подольский, С.А. Старченко, С.А. Суровикина, Н.В. Шаронова и др. Разработке проблемы технологизации обучения на основе дидактических средств обучения посвящены работы зарубежных исследователей (Л. Андерсон, Дж. Блок, Б. Блум, Т. Гильберт, Н. Гронлунд, Р. Мейджер, П. Митчелл, А. Ромишовски, К. Силбер, Р. Томос, Д. Финн и др.). В частных дидактиках, например в методике обучения физике, проблема использования наглядных средств изучалась В.А. Бетевым, СВ. Бубликовым, М.Д. Даммер, В.И. Земцовой, Д.А. Исаевым, СЕ. Каменцким, В.В. Майером, В.А. Орловым, А.В. Петровым, Н.С Пурышевой, В.Г. Разумовским, Е.А. Самойловым, Ю.А. Сауровым, М.Н. Старовиковым, А.В. Смирновым, В.И. Тесленко, Н.Н. Тулькибаевой, А.П. Усольцевым, Т.Н. Шамало, А.А. Шаповаловым, В.Ф. Шаталовым, В.В. Шахматовой и др.
Однако недостаточная разработанность поэтапного использования
инструментального подхода на основе средств наглядности в обучении физике привела к ряду противоречий:
— с одной стороны, сам образовательный процесс — многомерный, он включает мотивационный, содержательный, методико-технологический и диагностирующий компоненты учебно-познавательной деятельности участников образовательного процесса, с другой стороны — «одномерный» механизм передачи знаний, определяемый структурой и содержанием учебного материала учебника. Кроме этого, «одномерный» характер диагностирования учебных достижений студентов колледжа нарушает и затрудняет процесс усвоения знаний и умений, процесс достижения высокого уровня развития личности, готовой к решению социальных и профессиональных задач, стоящих перед обществом;
с одной стороны, потребность в использовании средств наглядности вызвана необходимостью поддержания познавательной активности обучаемых, изменением мотивации их учения, с другой стороны, недостаточная инструментальная поддержка процесса переработки информации для установления логической связи между отдельными средствами наглядности затрудняет их использование с целью активизации учебно-познавательной деятельности обучаемых;
с одной стороны, доказано, что процесс технологизации обучения физике на основе дидактических средств наглядности является состоятельным и эффективным, с другой стороны, инструментальная направленность обучения физике осуществляется преимущественно без учета возможностей поэтапного их использования, что приводит к непониманию обучаемыми связей между различными видами средств знаково-образной наглядности, затрудняет планирование видов самостоятельной деятельности по их использованию.
Необходимость разрешения данных противоречий определяет актуальность исследуемой проблемы, заключающейся в поиске ответа на вопрос: «Как о бучать физике студентов колледжа и отслеживать результаты их учебных достижений на основе поэтапного использования средств знаково-образной наглядности?» и выбор темы исследования: «Обучение физике студентов колледжа на основе поэтапного использования средств знаково-образной наглядности».
Цель исследования: теоретико-практическое обоснование и разработка методики поэтапного включения в процесс обучения физике студентов колледжа средств знаково-образной наглядности в соответствии с закономерностями психодидактики и логикой учебного познания.
Объект исследования: процесс обучения физике студентов колледжа.
Предмет исследования: процесс поэтапного использования средств знаково-образной наглядности при обучении физике студентов колледжа.
Гипотеза исследования: обучение физике студентов колледжа на основе поэтапного использования средств знаково-образной наглядности может способствовать повышению качества усвоения знаний и умений, мотивации учения, развитию мышления студентов колледжа, если:
- разработать комплекс взаимосвязанных средств знаково-образной наглядности в
соответствии с закономерностями психодидактики и логикой учебного познания;
- вводить средства знаково-образной наглядности поэтапно, отражая
психодидактическую цепочку учебного познания (внутренний план деятельности
преподавателя - внешний план совместной деятельности преподавателя и студента -
внутренний план деятельности студента) на основе разнообразных идеальных моделей,
использование которых связано с процессами интериоризации и экстериоризации;
- разработать методику поэтапного включения средств знаково-образной
наглядности при обучении физике, основанную на постепенном усложнении
применяемого дидактического инструментария (от опорных конспектов и
дидактического многомерного инструментария к логическим схемам, обобщающим
таблицам, матрицам);
- включить в поэтапное использование знаково-образной наглядности
диагностирующие способы отслеживания качеств личности, форм мышления,
результатов учебных достижений по физике.
Исходя из цели и гипотезы исследования в работе поставлены следующие задачи:
Изучить состояние проблемы поэтапного включения средств знаково-образной наглядности в процесс обучения физике.
Разработать комплекс взаимосвязанных средств знаково-образной наглядности на основе закономерностей психодидактики, теорий деятельности и систем, методов учебного познания; обосновать, что виды, способы и функции деятельности связаны с формами и средствами наглядности.
Разработать модель разноуровневого обучения физике на основе поэтапного использования средств знаково-образной наглядности.
4. Разработать методику поэтапного включения средств знаково-образной
наглядности в образовательный процесс по физике, основанную на постепенном
усложнении применяемого дидактического инструментария (базиса линий развития
наглядности), способствующего изменению видов самостоятельной учебно-
познавательной деятельности студентов колледжа.
Выявить диагностирующие способы сопровождения процесса включения средств знаково-образной наглядности при обучении физике студентов колледжа; научить будущих учителей физики работе с ними.
Осуществить экспериментальную проверку эффективности методики обучения физике студентов колледжа в условиях поэтапного использования средств знаково-образной наглядности.
Теоретико-методологической основой данного исследования явились: диалектика процесса познания, рассматривающая явления в единстве и причинной обусловленности; психологическая теория деятельности по конструированию идеальных моделей, способствующих переводу действий с внешнего плана деятельности во внутреннюю (интериоризации) и обратно (экстериоризация); теория систем в исследовании структурно-функциональных моделей как средства наглядности; закономерности процесса обучения (от усвоения информации до понимания и применения); теоретические положения по использованию педагогической диагностики для обоснованного использования средств наглядности; концепция вариативного использования средств наглядности; личностно-деятельностный подход в поэтапном использовании средств наглядности; нормативно-правовые документы в области образовательной политики Российской Федерации.
Для решения поставленных задач в диссертационной работе применялись следующие методы исследования.
Теоретические методы: теоретический анализ научных трудов в области педагогики, методики обучения физике, психологии, философии, инновационных методов обучения; анализа нормативных документов для разных образовательных уровней обучения учащихся и содержания физического образования в виде ГОС, различных программных курсов; способов организации процесса обучения физике студентов колледжа.
Экспериментальные методы: педагогический эксперимент (наблюдение, анкетирование, беседа, метод экспертных оценок, контрольные срезы знаний и умений студентов, тестирование, контроль остаточных знаний); методы математической статистики для обработки результатов эксперимента.
Поставленные задачи, выдвинутая гипотеза определили логику и этапы исследования:
На первом этапе (2006-2008 гг.) - подготовительно-поисковом осуществлено осмысление теоретико-методологических оснований для включения в образовательный
процесс по физике средств обучения; видов диагностирования и способов оценивания учебных достижений учащихся. Выявлена сущность понятий «мониторинг», «диагностика», «контроль», «оценка», установлено соотношение между ними, выявлены условия их применения. Определены методологические аспекты исследования (проблема, объект, предмет, гипотеза, задачи). Выделены психолого-дидактические основания для разработки различных видов наглядности, проведена экспериментальная проверка их включения в образовательный процесс школы и колледжа. Проведен констатирующий эксперимент, в ходе которого проверено влияние диагностики качеств личности, мотивов учения на выбор средств обучения.
На втором этапе (2008-2009 гг.) - проверочно-поисковом разработаны компоненты методики обучения физике в колледже в условиях поэтапного использования знаково-образной наглядности. Обосновано, что эта наглядность как многомерное средство обучения позволяет выстроить дидактическую цепочку учебного познания на основе внешнего и внутреннего планов деятельности как преподавателя, так и студента. Разработаны и апробированы средства знаково-образной наглядности, которые целенаправленно применялись на разных этапах обучения физике студентов колледжа (на этапе изучения учебного материала по параграфам учебника, на этапах текущего, тематического повторения).
На третьем этапе (2009-2011 гг.) - формирующем осуществлены обучающий и контрольный эксперименты, проведено обобщение и систематизация полученных результатов.
Научная новизна исследования:
В отличие от ранее опубликованных работ, в которых рассматривалось влияние отдельных средств наглядности (технических, дидактических, информационных) на качество усвоения знаний и умений, в настоящем исследовании разработан комплекс взаимосвязанных средств знаково-образной наглядности для поэтапного их использования в обучении физике студентов колледжа.
Выявлено, что функциональная структура деятельности преподавателя и студента в поэтапном использовании средств наглядности предполагает выбор разнообразных идеальных моделей, способствующих переводу действий и операций в процессе обучения физике с внешнего плана во внутренний (процесс интериоризации) и обратно (процесс экстериоризации).
Разработана методика обучения физике студентов колледжа на основе поэтапного включения средств знаково-образной наглядности, предполагающая изменение видов учебно-познавательной деятельности (репродуктивная конструктивная —> продуктивная) и постепенное усложнение дидактического многомерного инструментария, составляющего его базис (опорные -еигндашгорно координатный каркас — граф-схемы, обобщающие таблицы).
Обосновано, что знаково-образная модель готовности будущего учителя физики к диагностирующей деятельности убеждает в том, что она имеет уровневую структуру, содержание которой определяется требованиями к знаниям, умениям и владениям, а также видами компетенций (общекультурная, профессиональная).
Теоретическая значимость исследования:
1. Раскрыт статус понятия «комплекс взаимосвязанных средств знаково-образной наглядности» как совокупности дидактических инструментариев, объединенных единой методологической структурой учебного познания, поэтапное использование
которых определяется усложняющимися видами деятельности в соответствии с уровнями обучения физике.
2. Разработана модель разноуровнего обучения физике на основе поэтапного
использования средств знаково-образной наглядности, включающая
методологическую, психологическую и дидактическую цепочки учебного познания.
3. Обосновано, что виды деятельности (предметная, преобразующая,
диагностирующая); способы деятельности (моделирование отношений в предметной,
графической, знаковой формах; моделирование отношений в «чистом» виде;
моделирование частных конкретных задач, решаемых общим способом;
моделирование контроля за действиями, прогнозирование путей дальнейших действий)
по реализации форм наглядности (моделей реальных, материализованных, идеальных,
дидактических) и средств наглядности (опорных конспектов, дидактических
многомерных инструментариев, логических схем, обобщающих таблиц, матриц)
зависят от поэтапного использования средств знаково-образной наглядности.
Практическая значимость:
Разработан дидактический материал по темам курса физики, иллюстрирующий процесс обучения в колледже на основе поэтапного использования средств знаково-образной наглядности.
Разработаны методические рекомендации по созданию и использованию средств знаково-образной наглядности для отслеживания учебных достижений студентов колледжа по физике.
3. Разработаны дидактические материалы для будущих учителей физики по
конструированию и использованию знаково-образной наглядности в образовательном
процессе по физике.
4. Разработаны задания для диагностирования учебных достижений по физике,
выполняющие функции знаково-образной наглядности.
Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечивалась использованием комплекса теоретических и эмпирических методов, адекватных целям и задачам исследования; последовательным проведением этапов педагогического эксперимента; использованием математических методов обработки результатов.
На защиту выносятся следующие положения:
Методика поэтапного использования средств знаково-образной наглядности в обучении физике студентов колледжа требует создания взаимосвязанного комплекса средств в соответствии с закономерностями психодидактики и теориями деятельности и систем, логикой учебного познания.
Поэтапное использование средств знаково-образной наглядности в обучении физике студентов колледжа включает три вида деятельности преподавателя:
1) диагностирование готовности студентов к восприятию учебного материала
(определение исходного состояния объекта исследования, выявление условий
результативности учебной деятельности обучаемого, оценка эффективности
определенных действий педагога, выявление динамики развития обучаемого);
2) объяснение учебного материала с использованием инструментальных средств
наглядности (опорных сигналов, многомерного векторно-координатного каркаса, граф-
схем, матриц); 3) организацию изучения нового материала в условиях трех линий
развития знаково-образной наглядности, выстроенных на основе дидактической
цепочки познания: внутренний план деятельности преподавателя - внешний план
совместной деятельности преподавателя и студента - внутренний план деятельности студента.
Включение в образовательный процесс по физике линий развития средств знаково-образной наглядности предполагает использование следующих видов деятельности студентов: 1) изучение учебного материала в соответствии со структурой и содержанием параграфа учебника; 2) классификацию и систематизацию объектов, явлений на основе дидактического многомерного инструментария; 3) перевод информации с внешнего во внутренний планы деятельности на основе обобщающих таблиц, граф-схем, а далее с внутреннего плана деятельности во внешний с целью построением ответа на вопрос в соответствии с обобщенным планом изучения понятия и закона.
Диагностирующее сопровождение процесса использования средств знаково-образной наглядности в разноуровневом обучении физике (от понимания к усвоению и применению) обеспечивает достижение планируемых результатов качества усвоения знаний и умений, развитие мышления, повышение мотивации учения.
Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялись посредством участия в работе научно-практических конференций и семинаров различного уровня с 2006 по 2011 гг. На международных - «Методология и методика формирования научных понятий учащихся школ и студентов вузов» (Челябинск, 2009, 2010, 2011), «Формирование картины мира» (Горно-Алтайск, 2011); на всероссийских -«Фундаментальные науки и образование» (Бийск, 2010), «Физика и ее преподавание в школе и в вузе» (Йошкар-Ола, 2010); на межвузовских - «Актуальные проблемы развития среднего и высшего образования» (Челябинск, 2009, 2010, 2011); на международной научно-методической конференции «Физическое образование: проблемы и перспективы развития» (Москва, 2011); в сборнике научных трудов «Развитие мышления в процессе обучения физике» (Омск, 2010). Результаты исследования внедрены в колледжах города Челябинска: ГОУ СПО «Челябинское художественное училище», ГОУ СПО «Челябинский базовый медицинский колледж» и «Челябинский государственный педагогический колледж № 1».
Структура диссертации: диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы, включающего 120 источников, приложения. Основной текст диссертации изложен на 142 страницах. Работа включает 24 таблицы и 34 рисунка.
Методология учебного познания в условиях средств знаково-образной наглядности при обучении физике студентов1 колледжа
Методология - это учение об организации деятельности. Организацию деятельности A.M. Новиков и Д.А. Новиков соотносят с процессом, системой, результатом [81]. Методологический анализ организации деятельности связан как с деятельностью преподавателя, так и с деятельностью студента, потому что процесс обучения предполагает совместную деятельность субъектов образовательного процесса, направленную на овладение студентами предметными и познавательными действиями, обобщенными и теоретическими знаниями [34]. Учебная познавательная деятельность начинается с ощущения, восприятия и представления, т. е. с чувственного познания окружающей действительности, которое невозможно без развитого мышления. Поэтому учебное познание — это образовательная деятельность обучаемого (в нашем исследовании студента колледжа) в процессе которого через ощущение и восприятие, мышление непосредственно связано с внешним миром, является его отражением [114].
Методологический анализ учебного познания позволяет заключить, что процесс этот сложный, потому что связан с механизмами интериоризации и экстериоризации, т. е. переводом деятельности с внешнего плана во внутренний и обратно во внешний. Перевод деятельности осуществляется по формуле: внутренняя деятельность преподавателя — внешняя деятельность преподавателя и студента — внутренняя деятельность студента. Чтобы осуществить эти переходы и связи, необходимо хорошо понимать особенности обучения физике студентов колледжа, в частности медицинского колледжа, на базе которого организовано исследование.
Учащиеся, закончившие основную среднюю школу и поступившие в медицинский колледж, продолжают изучать физику в соответствии с документами, регламентирующими образовательный процесс в средних общеобразовательных учреждениях Законом Российской Федерации «Об образовании», Государственным образовательным стандартом, базисным учебным планом для учреждений СПО [42]. В соответствии с последним документом для основного профессионального образования (специальность 06010951 «Сестринское дело»), учебная программа по физике, рассчитанная на 156 часов, реализуется на протяжении первого года обучения. Она включает все разделы курса физики средней (полной) общеобразовательной школы базового уровня: механику, молекулярную физику и термодинамику, электродинамику, строение атома и квантовую физику, эволюцию Вселенной. С одной стороны, компактное изложение всех разделов курса физики позволяет в большей мере реализовать принципы систематичности и системности. С другой стороны, большой объем учебного материала требует включения в образовательный процесс таких форм, методов, приемов и средств обучения, которые способствовали бы осознанию, осмыслению, обобщению содержания основных вопросов курса физики, повышению мотивации учения, развитию интереса к предмету, который не является для студентов профильным.
Современные технологии обучения, талантливо обобщенные Г.К. Селевко [108], могут решить проблему повышения мотивации учения и развития познавательного интереса студентов колледжа в процессе обучения физики. Однако таких технологий много (более четырехсот), необходимо выбрать такие, которые, включая современные средства обучения, способствовали бы повышению качества знаний студентов. Реализация этих технологий требует организации совместной деятельности как преподавателя, так и студента.
Внутренний план деятельности преподавателя определяется ориентировочной, поддерживающей и моделирующей функциями, связанными с выбором определенных средств наглядности, способствующих переводу действий и операций с внешнего плана во внутренний (процесс интериоризации) и обратно (процесс экстериоризации). Преподаватель, планируя виды деятельности по использованию в образовательном процессе знаково-образного кодирования информации, выделяет три основные ее составляющие: 1) диагностирование готовности студентов к восприятию учебной информации; 2) объяснение учебного материала по физике на основе поэтапного использования знаково-образной наглядности; 3) организацию образовательного процесса на основе трех линий развития инструментальных средств наглядности (опорных сигналов, граф-схем, матриц, векторно-координатных каркасов).
Внешний план деятельности преподавателя и студента определяется психодидактическими предпосылками ее осуществления: потребностью — мотивами - целью - задачей - диагностированием (контролем и оцениванием), которые можно реализовать на основе уровневого обучения [59]. Первый уровень - понимание содержания учебного материала характеризуется осознанием, осмыслением и обобщением его на основе опорных конспектов. Второй — усвоение знаний в процессе текущего и тематического повторения на основе многомерного инструментария — векторно-координатного каркаса. Третий — применение знаний и умений, систематизация метазнаний на основе логических схем, обобщающих таблиц.
Внутренний план деятельности студента зависит от того, насколько глубоко они осознают роль поэтапного использования средств кодирования информации, поймут функции знаково-образной наглядности. Ее можно рассматривать как системно-пространственную, виртуально-иерархическую структуру элементов знания; как комплексное средство обучения физике; как ценностно-смысловое средство отслеживания результатов обучения. Таким образом, три плана деятельности преподавателя и студента зависит от большого количества знаково-образной наглядности. Ее можно свести к трем типам в соответствии со структурой учебного познания (понимание — усвоение - применение). Каждый компонент этой структуры обучения связан с определенными видами деятельности всех участников образовательного процесса. Об этой связи пишет В.Э. Штейнберг, анализируя объем форм наглядности и объем видов познавательной деятельности, он замечает, что между ними имеет место несоответствие. Выделяя предметную, словесную и модельную наглядность, В.Э. Штейнберг отмечает, что объемы трех используемых наглядностей в процессе обучения учащихся относятся как 60:30:10, а соответствующие им виды деятельности находятся в соотношениях 30:60:10 [133]. Изученные отношения убеждают в том, что объем используемой предметной наглядности в процессе обучения самый большой, при этом предметная деятельность уступает речевой.
Методика поэтапного использования средств знаково-образной наглядности в обучении физике студентов колледжа
Структурно-логическая схема как знаково-образная наглядность позволяет повторить фундаментальные законы в механике, сравнить их на основе выделенных признаков. Такие средства повторения позволяют сначала обобщить знания об одном из законов, например законе сохранения импульса на основе коллективных или групповых форм обучения. Обобщение закона сохранения энергии студенты могут осуществить самостоятельно на основе выделенных признаков в условиях индивидуальных форм обучения. После анализа условий выполнения законов сохранения импульса и энергии целесообразно предложить студентам задание на основе проблемной ситуации, например, такого содержания: могут ли закон сохранения импульса тела и закон сохранения энергии выполняться в системах незамкнутых? Решение этого задания позволит студентам сделать вывод об универсальном и всеобщем характере этих законов. В конце изучения раздела повторение учебного материала целесообразно осуществлять на уровне теории. Это обобщенное концептуальное образование позволяет систематизировать материал на основе методологического анализа структурных элементов фундаментальной физической теории (основания, ядра, следствия) или научных методов исследования. Например, базис раздела «Молекулярная физика» составляют две теории — молекулярно-кинетическая теория строения вещества и термодинамика и два метода описания состояния системы — статистический и термодинамический. Итоговое повторение этого раздела можно осуществить на основе систематизирующей таблицы (табл. 2).
Итоговое повторение целесообразно осуществлять на основе физической картины мира - ФКМ (механической - МКМ, электродинамической - ЭДКМ, квантово-полевой - КПКМ), систематизирующей знания по физике в условиях внутрипредметных связей [75; 57]. Естественнонаучная картина мира (ЕНКМ) как идеализированный образ окружающей действительности может стать средством повторения и обобщения знаний в условиях преемственных связей- предметов естественного цикла. М.В. Потапова предлагает провести систематизацию знаний на основе интегративных связей с помощью обобщенного плана [94; 95], который включает следующие положения:
Основание ЕНКМ: 1. Фундаментальные идеи природных процессов: 1) направленность природных процессов; 2) периодичность процессов в природе; 3) сохранение природных процессов; 4) открытость и нелинейность. природных процессов; 5) диалектика развития природных процессов. 2. Основные понятия ЕНКМ: 1) «общие» и «специфические» материальные носители физической; химической и биологической форм движения материи; 2) равновесные и неравновесные, линейные и нелинейные, замкнутые и открытые системы;. 3) дискретность т непрерывность вещества и поля, корпускулярно-волновой дуализм. 3. Модель материального объекта: 1) ярирода, ее основные структурные компоненты; 2) элементарные частицы, ядра, атомы, молекулы, агрегаты; полимеры, биополимеры (нуклеиновые кислоты, белки), клетка. Ядро ЕНКМ: 1. Принципы: 1) двойственности: дальнодействия и близкодействия, необходимости и случайности, симметрии и асимметрии, истины и соответствия, континуальности и дискретности; 2) минимума потенциальной энергии; 3) гармонии хаоса. 2. Закономерности: 1) законы сохранения; 2) законы (начала) термодинамики; 3) диалектика вероятностных закономерностей; 4) периодический закон Д.И. Менделеева; 5) классические законы механики, молекулярной физики и электродинамики; 6) законы квантовой механики и электродинамики; 7) законы наследственности. 3. Междисциплинарные теории: 1) молекулярно-кинетическая теория строения вещества; 2) электронная теория вещества; 3) нерелятивистская квантовая механика; 4) синергетика. Следствие ЕНКМ: 1. Объяснение явлений на основе дивергенции смежных дисциплин: 1) физика и биология, физика и химия, химия и биология; 2) физика макромолекул; 3) общая характеристика живых систем; 4) физика ферментов; 5) физика нуклеиновых кислот; 6) физика биосинтеза белка; 7) физика мембран; 8) физика нервного импульса; 9) неравновесная термодинамика в биологии; 10) термодинамика механических процессов; 11) периодические химические и биологические процессы; 12) биологическое развитие, происхождение жизни; 13) генотип как целостная система. 2. Объяснение явлений на основе общенаучных понятий, законов, теорий: 1) биомеханические понятия (кинетические, динамические, энергетические); 2) закономерности взаимодействия электромагнитного поля и биообъектов; 3) закономерности оптических явлений. Оптика зрительных восприятий; 4) понятия радиобиологии и экологии. Радиационное излучение и биообъекты. 3. Объяснение явлений, комплексных объектов на основе эволюции естественнонаучной картины мира: 1) система естественных наук и их предметные области.
Подготовка будущих учителей к деятельности по диагностированию готовности студентов колледжа к работе со средствами знаково-образной наглядности в процессе обучения физике
Большое количество средств наглядности, разнообразные подходы к их классификации, отсутствие методических указаний по дифференцированному применению наглядности в образовательном процессе по физике вызывают объективные трудности не только в их выборе, но и в обоснованном использовании на различных этапах обучения. Задачи выбора средств наглядности и включения их в процесс обучения физике не исчерпывают всех проблем работы с ними, потому что виды и формы деятельности со средствами наглядности будут определяться не только выполняемыми функциями, но и умением преподавателя работать с ними. Стало быть, проблема включения различных средств наглядности в процесс обучения физике студентов колледжа будет зависеть от качества подготовки будущих преподавателей физики в педвузе. Эта подготовка осуществляется как в рамках основной дисциплины (теория и методика обучения физике), так и на факультативах и спецкурсах.
В кабинетах физики достаточное количество демонстрационного и лабораторного оборудования, которое, являясь наглядным средством обучения, выполняет различные функции. Н.С. Пурышева классифицирует средства обучения на вербальные, специальные, технические, т. е. по тем функциям, которые они выполняют в процессе обучения физике. В соответствии с этой классификацией автор относит к наглядным средствам лишь таблицы, диаграммы, рисунки, чертежи, схемы. Разделяя данную точку зрения по классификации наглядных средств обучения, отметим, что в последнее время объем, содержание и структура средств наглядности изменилась, она потребовала дополнительного их изучения и классификации (рис.6). Формы наглядности (модели материальные, материализованные, идеальные, метазнаниевые) и средства наглядности (предметно-образные, компьютеризированные, знаково-образные, дидактические, многомерные) не только связаны между собой, но и с видами деятельности как преподавателя, так и студента.
Детальное изучение видов знаково-образной наглядности убедило в том, что ученые-методисты разрабатывают средства наглядности, а учителя-практики самостоятельно используют их в образовательной деятельности, внося в них свои коррективы. Структура и содержание знаково-образных моделей сугубо индивидуальны, однако все они конструируются в; соответствии с таксономией целей обучения, требованиями. и условиями их реализации, методологией учебного познания.
Принимая во внимание тот факт, что содержательные и процессуальные компоненты процесса обучения физике связаны, можно предположить, что наглядные средства обучения, в частности знаково-образные модели, не только связаны, но и развиваются и усложняются-в соответствии с этапами учебного познания: от простого к сложному; от истины первого порядка ко второму, третьему и т. д.
Предметом данного исследования стала знаково-образная наглядность, нашедшая применение в практике обучения физике (опорные конспекты, логические схемы, таблицы, матрицы, дидактические многомерные графы) как в школах, так и в колледжах. В соответствии с методологией учебного познания, дидактические линии развития знаково-образной наглядности определяют поэтапное их использование в обучении физике на разных уровнях изучения учебного материала. Чтобы связать линии, этапы и уровни использования средств наглядности, нами предпринята попытка конструирования любой знаково-образной модели на основе единого обобщенного плана. Например, опорные конспекты при всей их сложности, индивидуальности и свободы создания должны иметь единую методологическую основу, соответствующую обобщенному плану изучения факта (явления), понятия, физической величины, закона, теории, физического прибора, технологического процесса. Авторские опорные сигналы не могут помешать логике их построения в соответствии с методологией учебного познания. В то же время методологическая основа опорного конспекта позволяет создать многомерный дидактический граф ( 2.2, рис. 25) и обобщающую таблицу ( 2.2, табл. 4), с помощью которых можно сопоставить разные физические явления (законы, теории и др.) на основе наглядной знаково-образной модели, успешно соединяющей внешний и внутренний планы деятельности субъектов образовательного процесса.
Предметная, преобразующая их деятельность ( 1.2., рис. 6) невозможна без диагностирования, которое выполняет информационную, прогностическую, контрольно-корректирующую, оценочную, стимулирующую функции.
Использование любого средства знаково-образной наглядности требует методического (целевого, содержательного, процессуального) и психологического обоснования. Осуществить его можно, если хорошо изучены способности, психологические возможности обучаемых, их мотивация учения, исходный уровень учебных достижений. Поэтому диагностирование должно сопровождать процесс поэтапного включения различных средств знаково-образной наглядности в процессе обучения физике студентов колледжа.
Методика подготовки будущих учителей физики к деятельности по диагностированию знаний и умений предполагает поиск ответов на вопросы: зачем готовить, каково содержание этой подготовки, и как готовить [31].
Целевой компонент этой подготовки определяется требованиями развития общества, образования в целом. В частности, подготовка должна удовлетворять определенным нормам, стандартам, определяющим минимум знаний и умений, которыми выпускники любого образовательного учреждения должны овладеть. Поэтому необходимость разработки объективных способов диагностирования и оценивания достижений становится потребностью любого образовательного процесса.
Организация педагогического эксперимента: задачи, гипотеза, этапы, условия, критерии и показатели отслеживания результатов
Педагогический эксперимент по проверке эффективности разработанной методики поэтапного использования знаково-образной наглядности при- обучении физике студентов колледжа осуществлялся в несколько этапов (констатирующий, поисковый, обучающий, контрольный) на базе ГОУ СПО Челябинского базового медицинского колледжа, ГОУ СПО Челябинского государственного педагогического колледжа №1, ГОУ СПО Челябинского Художественного училища, МОУ СОШ № 12 г. Челябинска, ФГБОУ ВПО Челябинского государственного педагогического университета.
На этапе констатирующего эксперимента, в задачу которого входило 1) изучение наглядных средств обучения физике (предметно-образных, знаковых); 2) изучение идей В.Э. Штейнберга по конструированию многомерной системной наглядности (предметной, словесной, модельной), выполняющей: ориентировочные, поддерживающие, формализованные (моделирующие) функции; 3) анализ структуры и содержания системно знаковой наглядности для изучения одной из ее функций — диагностирующей; 4) установление связей и отношений понятий: «мониторинг», «диагностирование», «контроль», «оценивание»; 5) определение места диагностирования в поэтапном использовании средств наглядности; 6) выявление исходного уровня личностных качеств учащихся и студентов колледжа, мотивации их учения.
На этапе поискового эксперимента: 1) определены психолого-дидактические основания для включения различных средств наглядности в образовательный процесс средней школы и колледжа; 2) обоснована роль наглядности как многомерного средства кодирования информации, позволяющего выстраивать дидактическую цепочку учебного познания на основе внешнего и внутреннего планов деятельности участников образовательного процесса; 3) разработана и апробирована знаково-образная наглядность, которая применялась на разных этапах обучения физике студентов колледжа (на этапе изучения учебного материала по параграфам учебника, на этапе текущего повторения); 4) изучено влияние разработанной методики включения средств наглядности на развитие мышления, познавательного интереса студентов, их личностных качеств, мотивации учения.
На этапе обучающего эксперимента была проведена проверка эффективности: 1) разработанной автором методики поэтапного использования знаково-образной наглядности при обучении физике студентов колледжа; 2) влияния разработанной методики на развитие познавательного интереса студентов, мотивации учения, их личностных качеств, трудолюбия и трудоспособности, уровня развития мышления; 3) подготовки будущих учителей физики к деятельности по включению разнообразных средств наглядности на основе диагностирования учебных достижений обучаемых.
На этапе контрольного эксперимента осуществлялась проверка эффективности разработанной методики обучения физике в измененных условиях при обучении физике студентов педагогического колледжа. В эксперименте приняли участие учителя физики высшей категории Н.Г. Волкова (ГОУ СПО Челябинский государственный педагогический колледж № 1); Е.Ю. Иванова (ГОУ СПО Челябинское художественное училище); Н.Н. Быбина (ГОУ СПО Челябинский базовый медицинский колледж); М.В. Челнакова (учитель физики МОУ СОШ №12 г. Челябинска); А.И. Капралов (доцент кафедры ТиМОФ, ФГБОУ ВПО ЧГПУ). Всего в эксперименте приняли участие 47 учащихся школы; 292 студента колледжей; 73 студента 5 курса физического факультета; 65 студентов 4, 5 курсов педагогических вузов России (участники Всероссийской олимпиады по ТиМОФ, 20011г.).
В процессе педагогического эксперимента на всех этапах использовались следующие методы эмпирического исследования: опрос, анкетирование, наблюдение, тестирование, диагностирование, а также методы математической статистики для обработки результатов эксперимента.
Всесторонняя оценка обучения физике студентов колледжа в процессе использования средств знаково-образной- наглядности осуществлялась с помощью интегрального критерия. Критерий послужил мерилом оценки, суждений, отличительным признаком, на основании которого производилась оценка эффективности разработанной методики [88, с. 447].
В качестве интегрального критерия выбран критерий качества обучения физике на основе поэтапного использования средств знаково-образной наглядности при обучении физике студентов колледжа. Данный интегральный критерий представлен с помощью совокупности частных критериев. Таких частных критериев может быть два-три, а по каждому критерию как минимум два-три показателя [90]. Показатель как мера проявления критерия, его количественная или качественная характеристики позволяют судить о полном отображении объекта, его свойств, динамики развития. Выделим частные критерии, показатели и коэффициенты, позволившие отследить эффективность использования средств знаково-образной наглядности.
