Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧАЩИХСЯ. 13
1.1. Исследовательская деятельность 13
1.1.1. Научная и учебная исследовательская деятельности. 13
1.1.2. Исследовательский метод 30
1.1.3. Творческая деятельность. 37
1.2. Состояние проблемы организации исследовательской деятельности учащихся в методической литературе и в практике обучения. .42
1.3. Теоретические основы технологии организации исследовательской деятельности учащихся. 51
Выводы по первой главе. .57
ГЛАВА 2 РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ОРГАНИЗАЦИИ УЧЕБНО-ВОСПИТАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА НА ОСНОВЕ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧАЩИХСЯ ПРИ ОБУЧЕНИИ ФИЗИКЕ В 7-9 КЛАССАХ 59
2.1. Структура образовательного процесса на основе исследовательской деятельности учащихся : 5 9
2.1.1 .Задачи обучения 61
2.1.2. Формы организации учебного процесса.. 65
2.1.3. Средства обучения. .67
2.2. Внеклассная работа. 82
2.2.1. Элективный курс «Конструирование физических приборов».. .84
2.2.2. Элективный курс «Курс экспериментальной физики». 86
Выводы по второй главе. .90
ГЛАВА 3. ОПИСАНИЕ И РЕЗУЛЬТАТЫ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА. .93
3.1. Задачи и основные этапы педагогического эксперимента .93
3.2. Содержание, методика проведения и результаты обучающего и контроль
ного этапов педагогического эксперимента 94
3.2.1. Обучающий эксперимент 94
3.2.2. Контрольный эксперимент 102
Выводы по третьей главе. 106
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 108
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 111
ПРИЛОЖЕНИЯ 123
- Исследовательская деятельность
- Структура образовательного процесса на основе исследовательской деятельности учащихся
- Задачи и основные этапы педагогического эксперимента
Введение к работе
В настоящее время происходят радикальные изменения в обществе, техногенное общество сменяется посттехногенным. В посттехногенном обществе изменяется, прежде всего, отношение к человеку, признаются его права и создаются оптимальные условия для его развития и самореализации.
Любому типу общества присуща соответствующая система образования. Техногенному обществу свойственна, так называемая, «традиционная» система образования. Посттехногенному нужна принципиально новая система образования - современная парадигма образования. Принципиальное отличие современной парадигмы образования состоит, прежде всего, в том, что образование рассматривается как деятельность, направленная на развитие личности посредством обучения и воспитания, а учитель является организатором познавательной деятельности школьников.
Первейшей задачей образовательной политики России является достижение современного качества образования, его соответствия актуальным и перспективным потребностям личности, общества и государства. Основные принципы образовательной политики определены в Законе Российской Федерации «Об образованию^ 1], Федеральном законе «О высшем и послевузовском профессиональном образовании» [2] и раскрыты в Национальной доктрине образования в Российской Федерации до 2025 года [3], Федеральной программе развития образования на 2000-2005 годы [4], Концепции модернизации российского образования на период до 2010 года [5].
Модернизация образования в базовом звене - общеобразовательной школе, предполагает создание условий для повышения качества общего образования через использование эффективных методов обучения, обеспечение дифференциации и индивидуализации образования, введение предпрофильного и профильного обучения, системы государственной оценки качества образования и др.
Модернизация общего образования в целом включает и реформирование , физического образования. Физика как общеобразовательный предмет вносит свой вклад в решение задач обучения, воспитания и развития учащихся, подготовки их к труду и жизни.
Основным документом, определяющим работу учителя физики до 90-х годов 20 столетия в России, была программа, в которой указывались: время на изучение материала и его основное содержание, межпредметные связи, работы физического практикума и фронтальные лабораторные работы. В настоящее время основным документом, определяющим содержание обучения физике, являются Временные требования к минимуму содержания и результатам обучения учащихся по физике. В дальнейшем предполагается переход на концепцию профильного обучения и уточнение содержания образования. Смена содержания обучения физике вызвана изменением целей образования в целом. Произошел поворот от информационной насыщенности обучения к деятельностной его основе, то есть к формированию активной личности, обладающей целым набором компетенций. В отличие от традиционной программы в общую часть Временных требований по физике включены: важнейшие методы научного познания, важнейшие категории научного знания, планирование и проведение наблюдений и экспериментов; конкретизированы требования к уровню подготовки выпускников: измерять, собирать экспериментальные установки, описывать, сравнивать, распознавать, обосновывать, представлять и т. д. То есть, обучение физике в современной школе предполагает усвоение школьниками многих вопросов методологии науки и развитие их исследовательских умений. Однако практика обучения показывает, что у учащихся массовой школы слабо сформированы, прежде всего, экспериментальные умения и навыки, знания методологии исследования, что, в конечном счете, сказывается на недостаточно осознанном изучении основ физической науки и проявляется в пассивности ученика в процессе обучения. Особенно актуальна эта проблема в основной школе, когда закладываются основные экспериментальные умения и навыки, формируется элементарная культура
исследователя. Разрешение этой проблемы способствует оптимизации процесса обучения физике в основной школе, помогает ученику определиться с выбором профиля дальнейшего обучения, что определяет актуальность нашего исследования на современном этапе развития методики обучения физике
Понятие исследовательской деятельности и организация учебно-воспитательного процесса на ее основе рассмотрены, с разных сторон, в ряде исследований психологов, философов и педагогов. Особый интерес представляют исследования направленные на решение проблемы формирования исследовательских умений учащихся. Различные пути решения этой проблемы предлагаются: В. И. Андреевым, М. Г. Беккером, М. И. Линником, Р. И.. Малафеевым, ML И. Махмутовым, И. Е. Мураховским, А. А. Никитиным, В. Г. Разумовским, А. А. Шаповаловым и другими.
Вопросы формирования экспериментальных навыков учащихся рассмотрены: А. А. Бобровым, В. А. Буровым, В. С. Зворыкиным, А. В. Усовой и др.
Проблема обучения учащихся методам научного познания решается в работах Л. Я. Зориной, В. Г. Разумовского, В. Я. Синенко, М. Н. Скаткина,
A. В. Усовой и т. д.
Вопросы оптимизации учебно-воспитательного процесса исследованы у Ю. К. Бабанского, В. В. Давыдова, М. И. Махмутова Г. И. Щукиной и др.
Принципы и требования к изготовлению самодельного физического оборудования рассмотрены в работах: Л. И. Анциферова, С. Е. Каменецкого,
B. В. Новицкого, В. Ф. Подгорного, В. Я. Синенко и др.
Решения проблемы организации исследовательской деятельности учащихся при обучении физике предлагают: М. Г. Беккер, Л. А. Казанцева, И. Е. Мураховский и др.
К сожалению, бесспорные достижения научной мысли не исчерпывают всех современных проблем, обозначенных выше. Особое значение на современном этапе развития методики обучения физике в основной школе имеют проблемы, связанные с предпрофильной подготовкой учащихся и реализа-
цией Временных требований к минимуму содержания и результатам обучения физике.
Достаточно большое количество диссертационных исследований и по- собий по методике обучения физике рассматривают вопросы, связанные с обучением учащихся методам научного исследования, возможностями организации творческой деятельности, взаимосвязью учебных и внеклассных занятий, путями оптимизации учебного процесса. Немало работ, в которых уделяется должное внимание личностно-деятельностному подходу к учебному процессу, его психодидактическому проектированию. Но, как правило, проблема организации исследовательской деятельности учащихся не раскрывается полностью, их разрозненное использование не приводит к снятию проблемы формирования исследовательской деятельности учащихся в процессе обучения физике.
Изменения содержания обучения приводит к изменению материально-технического обеспечения учебно-воспитательного процесса. Кроме того, на процесс обучения физике имеет влияние научно-технический прогресс, изменения в техническом оснащении исследовательской деятельности ученых. К сожалению, техническая оснащенность учебного процесса по физике сильно отстает от современного уровня развития техники. Хотя интенсивно идут разработки современного школьного оборудования, пройдет еще много времени, прежде чем они дойдут до каждой школы.
Таким образом, можно выделить противоречия, существующие в теории и практике обучения физике, между:
новыми образовательными целями и традиционным обучением физике;
наличием большого количества работ в теории и методике обучения физике, посвященных исследовательской деятельности учащихся и их низкой эффективностью в практике обучения;
" необходимостью развития исследовательских умений и навыков учащихся и современным состоянием материально-технической базы кабинетов физики.
Названные противоречия свидетельствуют об актуальности проблемы организации исследовательской деятельности учащихся при изучении физики в основной школе.
Цель нашего исследования: разработать технологию организации оптимального учебно-воспитательного процесса изучения физики на основе исследовательской деятельности учащихся 7-9 классов.
Объектом исследования является процесс обучения физике в основной общеобразовательной школе.
Предмет исследования - исследовательская деятельность учащихся основной школы при изучении физики.
В основу исследования положена следующая гипотеза: процесс обучения физике, организованный на основе исследовательской деятельности учащихся, обеспечит развитие их творческих исследовательских умений, если:
включить учащихся в активную деятельность по созданию и использованию «Микролаборатории»;
обеспечить учебный процесс специальными дидактическими средствами, включающими комплексы алгоритмических предписаний, комплекс исследовательских задач и обобщающие лабораторные работы.
Исходя из цели исследования и выдвинутой гипотезы, были поставлены следующие задачи исследования:
Проанализировать состояние проблемы организации исследовательской деятельности учащихся основной школы.
Разработать технологию оптимального учебно-воспитательного процесса изучения физики на основе исследовательской деятельности учащихся.
Разработать элективные курсы, основанные на исследовательской деятельности учащихся, позволяющие осуществлять предпрофильную подготовку выпускников основной школы.
Построить систему дидактических средств, обеспечивающих реализацию учебно-воспитательного процесса на основе исследовательской деятельности учащихся в процессе изучения физики учащихся 7-9 классов.
5. Проверить эффективность разработанной технологии организации исследовательской деятельности учащихся при изучении физики. Методологической основой исследования явились:
диалектика процесса познания (Г. Гегель);
психологическая теория деятельности (Л. С. Выготский, С. Л. Рубинштейн);
педагогическая теория поэтапного формирования умственных действий (П. Я. Гальперин, Н. Ф. Талызина);
педагогическая теория развивающего обучения (В. В. Давыдов, Д. Б. Эль-конин);
педагогическая теория цикличности процесса познания (В. Г. Разумовский, В. Я. Синенко);
педагогическая теория формирования обобщенных умений (А. В. Усова).
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:
теоретический анализ проблем, философской, психолого-педагогической и методической литературы;
изучение и обобщение опыта работы учителей физики;
проведение педагогических исследований (анкетирование, беседы, наблюдение и т. п.);
проведение педагогического эксперимента с целью выяснения эффективности предлагаемой технологии;
статистические методы обработки результатов педагогического эксперимента.
Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечивается:
- методологической основой исследования;
использованием адекватных задачам исследования методов и показателей эффективности предложенной технологии;
применением методов математической статистики при обработке экспериментальных данных педагогического исследования;
согласованностью его результатов с современными требованиями к уровню подготовки выпускников основной школы;
согласованностью результатов педагогического эксперимента с гипотезой исследования.
Научная новизна исследования состоит в том, что:
1. Построена технология организации исследовательской деятельности уча
щихся основной школы при обучении физике на основе конкретизации и ин
теграции педагогических теорий цикличности познания и формирования на
учных понятий.
2. Определены дидактические средства для формирования творческих
исследовательских умений учащихся основной школы при обучении
физике, включающие учебно-методические комплексы:
«Микролаборатория»; исследовательских задач, обобщающих
лабораторных работ, а также обобщенные планы структуры деятельности,
предписания для работы с текстом, предписания по выполнению
мыслительных операций, предписания к деятельности учащихся в процессе
конструирования, рекомендации к исследовательским работам.
Теоретическая значимость исследования состоит в том, что:
конкретизировано понятие «учебно-исследовательская деятельность»;
уточнены критерии оптимальности учебного процесса по физике основанного на исследовательской деятельности учащихся.
Работа в теоретическом аспекте может быть полезной исследователям в области развития творческих способностей учащихся при изучении физики. Практическая значимость проделанной работы состоит в том, что:
- дополнен и внедрен в образовательный процесс учебно-методический ком-
плекс «Микролаборатория»;
- разработаны и внедрены в учебный процесс методические рекомендации по
использованию новых дидактических средств (Обобщающие лабораторные работы и Микролаборатория по электростатике) реализации исследовательской деятельности учащихся основной школы;
- систематизирован комплекс алгоритмических предписаний для учащихся основной школы.
Предложенные разработки могут использоваться преподавателями педвузов, учителями физики, учащимися, занимающимися самостоятельными исследованиями.
В соответствии с поставленными задачами исследование проводилось в три этапа с 1998 по 2004год:
На первом этапе (1998-2000 гг.) изучалась, анализировалась и систематизировалась литература по проблеме организации обучения физике в основной школе на основе исследовательской деятельности, обобщался накоплен-ный опыт. Проводился констатирующий эксперимент, целью которого была оценка уровня развития исследовательских способностей выпускников основной школы, их соответствие Временным требованиям к минимуму содержания и результатам обучения учащихся по физике.
На втором этапе (2001-2002гг.) обосновывались центральные идеи исследования, его основные цели и задачи. Была определена общая структура учебно-воспитательного процесса на основе исследовательской деятельности и разрабатывалась система дидактических средств реализации данного процесса обучения. Был доработан план педагогического эксперимента и определены критерии эффективности экспериментальной технологии.
На третьем этапе (2002-2004гг.) проводился контрольный педагогический эксперимент, позволивший уточнить и скорректировать экспериментальную технологию реализации процесса обучения физике на основе исследовательской деятельности учащихся. Осуществлялась обработка экспериментальных данных, оценка их достоверности и оформлялась диссертация.
Кроме того, начиная с 1992 года, автор диссертации, являясь учителем физики в средней школе, занимается проблемой оптимизации учебно-воспитательного процесса. Творческий поиск привел к построению процесса обучения физике на основе исследовательской деятельности учащихся.
Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялись в школах г. Куйбышева, г. Барабинска и Барабинского района Новосибирской области в ходе педагогического эксперимента; в участии в работе IX всероссийской научно-практической конференции «Учебный физический эксперимент. Актуальные проблемы. Современные решения»; на методических семинарах кафедры ТиМОФ НГПУ; в процессе обсуждения материалов на методических объединениях и заседаниях творческой группы учителей физики Барабинского района, в ряде открытых уроков; в выступлениях на районных педагогических конференциях.,
На защиту выносятся следующие положения:
Технология организации исследовательской деятельности учащихся 7-9 классов при обучении физике обеспечивает развитие их исследовательских творческих умений и позволяет реализовать предпрофильную подготовку школьников.
Реализация технологии организации исследовательской деятельности учащихся обеспечивается разработанными и систематизированными автором дидактическими средствами.
Исследовательская деятельность
Общеизвестно, что научное познание, его этапы и взаимосвязи между ними имеют принципиальное значение для организации эффективного обучения школьников [90, 94, 95, 96, 130, 133]. По мнению В. И. Андреева, специфика учебной исследовательской деятельности, в отличие от деятельности ученого, заключается в том, что ученик чаще всего осуществляет не весь цикл исследования, а выполняет лишь отдельные его элементы [11, с.4]. И. Я. Лернер выделяет эти элементы в виде этапов учебного исследования:
- определение или осознание цели исследования;
- установление объекта изучения;
- изучение известного об объекте действительности, его элементах и связях между ними;
- постановка проблемы, принимаемой к решению, или осознание ее;
- определение предмета исследования;
- выдвижение гипотезы;
- построение плана исследования;
- осуществление намеченного плана, корректируемого по ходу исследования;
- проверка гипотезы, в том числе экспериментальная, если это необходимо;
- определение значения найденного решения избранной проблемы для понимания объекта в целом;
- определение сфер и границ применения найденного решения [108].
Подобная структура учебной исследовательской деятельности отражена в работах многих ученых-методистов (М. Т. Беккер, И. Е. Мураховский и т. д.)
То есть, учебной исследовательской деятельностью учащихся можно управлять путем отбора и распределения содержания исследования по отдельным его этапам таким образом, чтобы "обеспечить оптимальное соотношение между имеющейся учебной информацией и информацией, которая необходима для решения проблемы ..." [90, с.32].
В методике преподавания физики пути решения проблемы соотношения научного и учебного познания в той или иной мере рассматриваются в ряде исследований [32,73,75, 89,96, 114,117,133].
В. Г. Разумовский рассматривает в учебном процессе цикл научного творчества в области физики для развития творческих способностей учащихся [89].
В работе В. В. Мултановского, посвященной теоретическим обобщениям в курсе физики средней школы рассматриваются вопросы структурной организации материала по восходящей последовательности уровней обобщения: понятия - законы - теории - физическая картина мира [75].
А. В. Усова рассматривает влияние системы самостоятельных работ на формирование у учащихся научных понятий, программирует познавательный процесс учащихся комплексом обобщенных планов, отражающих тот или иной аспект научной деятельности [113].
Л. Я. Зорина, исследуя дидактические основы формирования системности знаний учащихся, выявляет возможности перестраивания учащимися тех знаний, которые они получили в определенных связях, в систему знаний со структурой, адекватной научной теории. [49].
В работе Ю. В. Сенько, посвященной формированию научного стиля мышления учащихся в процессе обучения, подчеркивается циклический характер учебно-познавательной деятельности, выделяются принципы научного стиля мышления (объяснения, наблюдаемости, простоты, сохранения, соответствия) и предлагается схема формирования научного стиля мышления учащихся [95].
Исследуя проблему активизации учения школьников, Т. И. Шамова выделяет требования, обеспечивающие организацию учения как мотивированного, целенаправленного, самоуправляемого процесса:
- возбуждать и развивать внутренние мотивы учения школьников на всех его этапах;
- стимулировать механизм ориентировки учащихся, обеспечивающий це-леполагание и планирование предстоящей деятельности;
-обеспечивать формирование учебных и интеллектуальных умений школьников по переработке учебной информации;
- стимулировать их физические и нравственно-волевые силы по достижению учебно-познавательных целей;
- обеспечивать самооценку учебно-познавательной деятельности в ходе процесса учения на основе самоконтроля и самокоррекции [130, с.202-203].
Структура образовательного процесса на основе исследовательской деятельности учащихся
В концепции профильного обучения отмечается, что «реализация идеи профильности старшей ступени, ставит выпускника основной школы перед необходимостью совершения ответственного выбора - предварительного самоопределения в отношении профилирующего направления собственной деятельности» [7].
«Реальность и значимость наступающих изменений будет довольно быстро осознаваться школьниками и их родителями. Во многом от правильного выбора профиля будет серьезно зависеть дальнейшая судьба старшеклассников, в частности - мера их подготовленности к успешной сдаче единых государственных экзаменов и перспективы на продолжение образования после школы. Соответственно, особую важность приобретают задачи предпрофильной подготовки 9-классников - как комплексной их подготовки к жизненно важному выбору» [7].
Организация образовательного процесса, прежде всего, связана с четким определением его целей, а также осознанием и принятием этих целей учащимся. При организации учебно-воспитательного процесса на основе исследовательской деятельности школьников можно выделить следующие цели обучения, воспитания и развития:
- формировать у учащихся знания основ физики и методологии позна ния, а также исследовательских, творческих умений, умений приме нять знания к решению различных задач с обязательным соответстви ем уровня всех учащихся требованиям государственного стандарта; формировать научное мировоззрение, способствовать политехническому образованию, эстетическому, нравственному воспитанию, развитию устойчивого интереса к физике в соответствии с задачами предпрофильной подготовки;
- способствовать развитию творческих личностей (глубокие знания и развитые умения, самостоятельность, ответственное отношение к учебе и труду, целеустремлённость и другие лучшие человеческие ка чества).
Одной из особенностей нашего учебно-воспитательного процесса является тесная связь между деятельностью учащихся на уроках и на внеурочных занятиях (Рис.2). Внеурочная деятельность организуется в виде двух взаимодействующих элективных курсов «Конструирование физических приборов» (КФП) и «Курс экспериментальной физики» (КЭФ). Работу в курсах по выбору можно рассматривать как продолжение, дополнение и углубление учебных занятий.
При разработке и организации элективных курсов в составе предпрофильной подготовки мы исходили из рекомендаций авторского коллектива под руководством А. А. Пинского для реализации проекта Минобразования России «Отработка основных направлений реализации Концепции профильного обучения на старшей ступени общего образования (включая организацию предпрофильной подготовки учащихся 9-х классов)». Суть данных рекомендаций [8] в следующем:
- набор предлагаемых курсов должен носить вариативный характер; - учебный процесс должен быть организован таким образом, чтобы учащиеся имели возможность менять наполнение индивидуального учебного плана курсами по выбору;
- содержание элективных курсов должно не только информативно расширять сведения по учебным предметам, но и знакомить учащихся с необходимыми способами деятельности;
Задачи и основные этапы педагогического эксперимента
Перед началом проведения педагогического эксперимента нами были проанализированы существующие методы исследований [21, 22, 37, 38, 66, 131], выбраны виды методического эксперимента, определены дидактические требования к его проведению, определен математический аппарат обработки результатов.
Педагогический эксперимент в нашем исследовании проводился в три этапа и представлен тремя видами - констатирующим, обучающим и контрольным экспериментами, обеспечившими достижение поставленных задач.
На первом этапе (1998-2000 гг.) была поставлена задача, в ходе констатирующего эксперимента выявить уровень сформированности у выпускников основной школы творческих, исследовательских умений. Описание этого этапа педагогического эксперимента приведено в 1.2., главы I. Анализ результатов констатирующего этапа эксперимента позволил нам уточнить гипотезу исследования.
На втором этапе (2000-2002 гг.) был проведен обучающий эксперимент, перед которым ставились задачи: проверить возможность и эффективность организации учебного процесса в 7-9 классах на основе исследовательской деятельности учащихся; выявить динамику развития исследовательских умений у учащихся в процессе обучения; проверялась эффективность отдельных дидактических средств, определялись критерии эффективности обучения по разработанной технологии.
На третьем этапе (2002-2004 гг.) проводился контрольный эксперимент, в задачу которого входила проверка эффективности разработанной технологии организации исследовательской деятельности учащихся в основной школе; проверка соответствия школьников требованиям к уровню подготовки выпускников, подтверждение основной гипотезы нашего исследования.
Чтобы обеспечить объективность результатов исследования, мы постарались исключить побочные факторы, влияющие на эксперимент. К таким факторам можно отнести: тип школы, состав учащихся класса, наличие хорошо оборудованного кабинета, оснащение кабинета лабораторным и демонстрационным оборудованием и т.п. Для проведения эксперимента были выбраны 7-9 классы общеобразовательных школ №2 г. Куйбышева, №48 г. Барабинска и пяти школ Барабинского района Новосибирской области (Ново-чановской, Новоярковской, Кармаклинской, Новоспасской, Шубинской). В эксперименте было задействовано более 500 учащихся.
