Содержание к диссертации
Введение
Г л а в а I. Теоретические предпосылки использования системного подхода к изучению содержания, структуры и "механизма"функционирования системы учебного эксперимента по механике.. 10-60
I. Предмет и метод исследования 10-26
2. Внешние и внутренние связи системы физического эксперимента по механике
3. Цели обучения механике 41-60
Г л а в а II. Организация учебного физического эксперимента по механике в восьмом классе в целенаправленную систему 61-138
I. Методика применения системного подхода к определению учебного физического эксперимента по механике 61-74
2. Система физического эксперимента по механике в восьмом классе 74-138
Глава III. Педагогический эксперимент 138-157
I. Организация педагогического эксперимента 138-149
2. Анализ результатов педагогического эксперимента 149-157
Выводы 158-160
Литература I6I-I77
Приложения 178-190
- Внешние и внутренние связи системы физического эксперимента по механике
- Методика применения системного подхода к определению учебного физического эксперимента по механике
- Организация педагогического эксперимента
Введение к работе
Одним из ключевых вопросов политики Коммунистической партии и Советского государства является совершенствование народного образования. "Главное сегодня в том,- подчеркивалось на ХХУІ съезде КПСС,-чтобы повысить качество обучения, трудового и нравственного воспитания в школе" (6, с.60).
Отмечая крупные успехи, достигнутые в области народного образования, июньский /1983г./ Пленум ЦК КПСС выдвинул перед школой новые задачи по претворению в жизнь решений ХХУЇ съезда КПСС: "Партия добивается того, чтобы человек воспитывался у нас не просто как носитель определенной суммы знаний, но прежде всего - как гражданин социалистического общества, активный строитель коммунизма, с присущими ему идейными установками, моралью и интересами, высокой культурой труда и поведения"(7, с.18).
Реформа общеобразовательной и профессиональной школы, одобренная апрельским /1984 г./ Пленумом ЦК КПСС и Верховным Советом СССР, в качестве одного из основных направлений предусматривает дальнейшее совершенствование учебно-воспитательного процесса. "Важнейшая непреходящая задача советской школы - давать подрастающему поколению глубокие и прочные знания основ наук, вырабатывать навыки и умения применять их на практике". (9, 0.44).
Задача повышения эффективности обучения физике в большой мере связана с совершенствованием учебного физического эксперимента /УФЭ/, который служит не только средством наглядности, но и источником знаний. УФЭ помогает развитию системы научных знаний учащихся, приближает курс физики к жизни и,тем самым,способствует повышению уровня общего и политехнического образования учащихся.
Современному уровню развития УФЭ обязан труду многих уче- - і! - ных-методистов и учителей-практиков и в первую очередь таких Как В.А.Буров, Д.Д.Галанин, Е.Н.Горячкин, А.Й.Глазырин, Г.И. Жерехов, Б.С.Зворыкин, П.А.Знаменский, Б.Ю.Миргородский, А.А, Покровский, Н.В.Румянцев, Н.М.Шахмаев и др. Высоко оценивая научную и практическую значимость их вклада в развитие методики и техники УФЭ необходимо, однако, отметить, что проблема повышения его эффективности требует дальнейшей разработки. Об этом свидетельствуют проведенные в дальнейшем диссертационные исследования /С.П.Величко, Г.М.Гайдучок, И.Ф.Ильин, Е.В.Коршак, В.А.Кубицкий, Д. ІІ. Костю кевич, Я.Й.Калакин, Л.М.Матвеева, П.Н. Нечипорук, В.Ф.Савченко, С.И.Фролов, А.Ф.Шибаев, В.П.Яковлев/, а также многочисленные статьи е научно-методическом журнале "Физика в школе" и другой научно-методической литературе.
В большинстве работ решение проблемы повышения эффективности УФЭ связывается с совершенствованием техники УФЭ,с предложением новых приборов с применением радиоэлектронной аппаратуры, созданием оптимальных комплексов учебного оборудования. Вместе с тем, анализ научно-методической литературы, предложений и рекомендаций методистов и учителей-практиков по вопросам дальнейшего совершенствования УФЭ свидетельствует о том, что в большинстве своем они касаются разработки или совершенствования методов экспериментирования, избираемых для осуществления опыта одного и того же физического содержания. Поэтому, в настоя-щеее время для каждого физического опыта разработано несколько вариантов его осуществления. Например, для опыта по определению ускорения свободного падения их около десяти /проводя прямые или косвенные измерения времени падения, используя стробоскопический метод, запись движения при небольших промежутках времени и др./. Это затрудняет учителю выбор наиболее эффективного.
С другой стороны,проведенный нами анализ содержания физических опытов,предложенных учебной программой в качестве обязательных по механике в восьмом классе,показал, что наилучшее экспериментальное обеспечение в процессе изучения механики имеют следующие элементы физических знаний: примеры использования физических законов,явлений в практике; характер закономерности между величинами, описывающими физическое явление или объект; способы и приборы измерения физических величин. Роль учебного эксперимента в формировании других элементов физических знаний значительно меньше.
Таким образом, предлагаемое обилие вариантов осуществления физического опыта одного и того же содержания, с одной стороны^ неполное использование его возможностей в раскрытии программных вопросов курса физики - с другой,заставляют искать иные пути совершенствования учебного эксперимента.
В нашем исследовании избран путь,который связан с применением системного подхода при разработке УФЭ. Системный подход к изучению содержания, структуры и механизма функционирования УФЭ позволяет представить его не в виде простой совокупности физических опытов,соответствующих программным вопросам курса физики, а как систему,состоящую из некоторого множества элементов /физических опытов/. Его применение предполагает изучить внутренние и внешние связи системы,выделив среди них системообразующие, а также рассмотреть через эти связи,предъявляющие каждому элементу системы УФЭ определенные требования,взаимодействие системы УФЭ с другими системами обучения /системы знаний, методов, средств, организационных форм обучения/.
Выбор системного подхода для разработки УФЭ при обучении механике в восьмом классе продиктован следующими причинами. Неоднократное изучение качества знаний, умений и навыков учащихся по физике показывают,что по-ряду показателей оно наиболее низкое у учащихся 8 класса, что в какой-то мере может быть обусловлено недостатками постановки учебного эксперимента.
Вместе с тем,подсчитанное отношение числа физических опытов, предлагаемых учебной программой по каждому классу, к количеству учебных часов по физике в этом же классе / названное нами коэффициентом обеспечения физическими опытами учебного процесса по физике/ оказывается наименьшим в 8 классе /к=0,б/,а в 7 классе - наибольшим /к=1,1/. Такое резкое падение этого коэффициента само по себе нежелательно, так как возрастные особенности учащихся этих классов мало чем отличаются. Проведенные исследования познавательного интереса учащихся к физике /А.И.Бугаев,Н.А.Родина, А.В.Усова и др./ также свидетельствуют,что его показатели наиболее низкие у учащихся 8 класса и наиболее высокие - у учащихся 7 класса.
Все сказанное выше обуславливает актуальность данного исследования.
Объектом исследования избрана система учебного физического эксперимента по механике в восьмом классе.
Предметом исследования является содержание,структура и механизм функционирования учебного физического эксперимента по механике в восьмом классе.
В соответствии с избранным предметом исследования была определена цель исследования: разработать систему УФЗ по механике в восьмом классе,которая бы обеспечивала более высокую степень достижения целей обучения механики, нежели существующая.
В основу исследования была положена гипотеза следующего содержания: существующая система учебного физического эксперимента по механике в восьмом классе, измененная в соответствии с требованиями системного подхода,должна обеспечить более высокий уровень достижения образовательных, воспитательных, развивающих и политехнических целей обучения механике.
В соответствии с гипотезой были определены следующие задачи исследования:
Представить учебный физический эксперимент в виде системного объекта /определить элемент этой системы, ее внутренние и внешние связи, системообразующий фактор/.
Произвести на основании системно-структурного анализа декомпозицию целей обучения механике для выделения системообразующего фактора системы У3?3 по разделу "Механика".
Изучить требования, которые предъявляются внешними и внутренними связями системы У#Э по механике и разработать методику учета этих требований при определении элементов физического опыта.
Составить методику применения системного подхода для определения УЗ?Э по разделу "Механика" /8 кл./.
Используя методику применения системного подхода, уточнить действующую систему учебного эксперимента по механике в 8 классе.
Разработать новые и усовершенствовать имеющиеся приборы и устройства, которыми необходимо дополнить учебное оборудование для осуществления опытов предлагаемой системы У$Э.
Провести педагогический эксперимент и оценить эффективность полученной системы физического эксперимента.
Внедрить основные результаты исследования в педагогическую практику.
Методологической основой исследования послужило учение классиков марксизма-ленинизма о целях и сущности коммунистического воспитания, Программа КПСС, решения ХХУХ съезда КПСС, материалы июньского /1983 г./ Пленума ЦК КПСС,материалы по ре- форме общеобразовательной и профессиональной школы.
В качестве общенаучного междисциплинарного методологического принципа избран системный подход.
Исходя ия намеченной цели исследования, были избраны соответствую Щиe_J^eoды__иCeдoJвa2Iия_: а/ анализ проблемы на основе литературных источников; б/ изучение и обобщение передового педагогического опыта учителей физики; в/ педагогический эксперимент, позволивший изучить состояние проблемы в школьной практике обучения физике и экспериментально апробировать полученную систему УФЭ; г/ анализ экспериментальных данных с привлечением методов математической статистики. На защиту выносится:
Методика применения системного подхода к определению содержания и структуры учебного физического эксперимента по механике в восьмом классе.
Система учебного физического эксперимента по механике в восьмом классе, полученная на основании системного подхода.
Физические приборы и устройства, разработанные автором в ходе исследования.
Научная новизна исследования состоит в том, что в работе: теоретически обоснована возможность и целесообразность применения системного подхода к разработке УФЭ; создана методика его применения для определения учебного эксперимента по механике в восьмом классе.
Практическая ценность настоящего исследования, имеющего теоретико-прикладной характер, состоит в создании: - системы УФЭ по механике в восьмом классе, которая обеспе чивает более высокую степень достижения целей обучения, нежели существующая; - новых приборов и устройств по механике.
Апробация теоретических положений и практических рекомендаций осуществлялась в процессе опытно-педагогической работы в 7 средних школах Волынской области, а также внедрением в практику работы учителей разработанных нами методических рекомендаций по теме исследования. Материалы исследования докладывались и получили положительную оценку на всесоюзных конференциях и научных семинарах /г.Ивано-Франковск, 1975 г.; г.Москва, 1982г./, на республиканских конференциях /г.Каменец-Подольский, 1974 г.; г.Винница, 1980 г./, на заседаниях отдела методики обучения физике и математике НИИ педагогики УССР /г.Киев, 1974, 1978, 1984 гг./, на областной конференции /г.Луцк, 1980 г./, на итоговой конференции кафедр Луцкого пединститута им. Леси Украинки, на районных семинарах учителей физики средних школ Волынской области.
По теме диссертации опубликовано 8 работ.
class1 Теоретические предпосылки использования системного подхода к изучению содержания, структуры и "механизма"функционирования системы учебного эксперимента по механике class1 10-60
Внешние и внутренние связи системы физического эксперимента по механике
В соответствии с методикой применения системного подхода далее следует рассмотреть внешние и внутренние связи системы физического эксперимента по механике. В деятельности любой системы эти связи играют очень важную роль. В ряде случаев среда, в которой функционирует система, оказывает незначительное влияние на ее деятельность, тогда определяющее влияние на "жизнь" системы создают внутренние связи. Такая система называется закрытой. Предварительный анализ изучаемой нами системы показал, что закрытой её считать нельзя, значит, корректное применение системного подхода к рассмотрению данной системы требует получения сведений о среде,з которой она функционирует.
Методика применения системного подхода к определению учебного физического эксперимента по механике
Разработать учебный физический опыт это значит определить все его элементы: содержание, метод и вид экспериментирования, а также необходимое оборудование. Последовательность определения элементов опыта нами уже описана выше. Однако, необходимо выяснить, к какому объему учебного материала будем определять опыты: к отдельным програмным вопросам или ко всей теме, или принять какой-то иной подход, В плане решения этого вопроса рассмотрим пример. На изучение темы "Ускорение" отводится два часа. Сама тема уже подсказывает ориентировочный диапазон реализуемых ею целей. Среди них наверняка будут цели ку Ац, Ас и все те, которые связаны с ними вертикальными связями, Реализация краевых целей (Apt Ag, Ay) может происходить не только при изучении этой темы, айв теме, предше-ствующей или последующей теме "Ускорение". Но если краевые цели опустить, предполагая, что они были реализованы раньше или будут реализованы позже, то они могут оказаться совер-шенно не реализованными. Из сказанного следует, что для определения физических опытов с помощью системного подхода необходимо применить не какую-то отдельную часть схемы связей между целями обучения механике, а всю схему связей. Посколько схема связей между целями составлена для всего изучаемого явления и объекта, то, следовательно, разработку физических опытов необходимо осуществлять для всего физического явления или объекта в целом. Наконец, применение системного подхода для разработки опытов, обеспечивающих реализацию лишь части схемы связей между целями было бы нарушением самого системного подхода.
Итак, задача состоит в том, чтобы для конкретного механического явления, объекта определить те физические опыты, с участием которых будет обеспечена реализация целей обучения на уровне явления, объекта. Эта задача наиболее просто решается с использованием матрицы, горизонтальными строками которой являются элементы физического опыта: содержание, метод и вид экспериментирования и соответствующее оборудование. Вертикальные столбцы этой матрицы - суть цели обучения механике. Анализ каждого элемента опыта с точки зрения достижения конкретной цели обучения с учетом тех требований, которые предъявляются внешними и внутренними связями, позволяет определить конкретное содержание опыта, метод экспериментирования, вид эксперимента и необходимое оборудование.
Предположим, необходимо определить опыт,обеспечивающий реализацию какой-либо конкретной цели, например, Ар (обеспечить учащихся знаниями наиболее существенного свойства физического явления). Изучаемое явление - прямолинейное равнопеременное движение. Так как цель обучения задана, то и задан элемент знаний и уровень, на котором должен быть усвоен этот элемент. В данном случае им является наиболее существенное свойство явления прямолинейного равнопеременного движения -при равномерном изменении времени движения скорость движущегося тела тоже изменяется равномерно. Зная элемент знаний.можно определить содержание опыта. Одним из способов воспроизводится прямолинейное равнопеременное движение. В моменты времени, которые следуют один за другим через равные интервалы времени фиксируется скорость движения тела. Время движения тела изменяется так: t At; t2 2.At; ij = 3 "t; t -iti т.д. Опыт должен показать, что скорость движущегося тела будет изменяться следующим образом: Д1/"; ZAV"J ЗАІҐ; 4Д?Л и т.д. Определив физический эффект, который должен получиться в опыте, конструируем метод экопериментирования. Конструирование его осуществляется уже на основе конкретного содержания опыта и в, соответствии с требованиями, которые предъявляются к данному элементу опыта внешними и внутренними связями системы учебного физического эксперимента. Прямолинейное равнопеременной движение тела воспроизводится с помощью наклонной плоскости. В моменты времени, которые следуют один за другим через равные Интервалы времени фиксируется с помощью прибора значение мгновенной скорости. Возможен и иной метод экспериментирования, а именно: прямолинейное равнопеременное движение воспроизводится с помощью наклонной плоскости и записывается при небольших интервалах времени ( & = 0,1с ). Тогда мгновенная скорость для любого фиксированного в условиях опыта момента времени будет определяться по формуле (Наблюдение за движением тела - может вестись как при непрерывном, так и в стробоскопическом освещении.
Для определения вида экспериментирования рассматриваемого опыта важно знать уровень усвоения. Так как данная цель чётко определяет этот уровень - уровень знаний, то её реализацию можно обеспечить в равной мере демонстрационным или лабораторным видом экспериментирования. Но так как лабораторный вид экспериментирования требует для своей реализации намного больше времени урока, то в данном опыте выбирается демонстрационный вид эксперимента.
Проведём теперь отбор необходимого для проведения опыта оборудования. Так как опыт может быть осуществлен с разными вариантами метода экспериментирования, то и оборудование тоже будет разным. Учитывая, что фиксация значения мгновенной скорости в определённые моменты времени, которые следуют один за другим через равные интервалы времени, технически задача не из лёгких, следует сделать вывод, что для реализации этой задачи неооходимо иметь специальную установку. Если же использовать в опыте второй вариант метода экспериментирования, то для его проведения необходимо следующее оборудование: станина с направляющими, легкодвижущаяся, тележка или каретка, генератор импульсов. Если использовать стробоскопическое освещение движущегося тела, то для этой цели необходим стробоскоп, а также установка для получения стабильной стробоскопической картины. Определив содержание, метод и вид экспериментирования и соответствующее оборудование, мы получили физический опыт, который разработан с точки зрения максимальной реализации конкретной цели обучения.
Организация педагогического эксперимента
В педагогическом эксперименте (Ї923 - 1983 гг.) предстояло установить эффективность системы учебного физического эксперимента по разделу "Механика" (8 кл.), полученной в результате применения системного подхода. Будучи средством обучения, учебный физический эксперимент направлен на обеспечение достежения целей обучения, поэтому оптимальность его применения предполагает максимум степени достижения целей обучения при минимуме затрачиваемого времени. В ходе исследования % добивались, чтобы время на применение полученной нами системы не превышало того, которое расходуется при применении существующей системы учебного физического эксперимента по механике в восьмом классе. В связи с этим проверка эффективности системы учебного эксперимента по механике в восьмом классе проводилась в сравнительном анализе достижения целей обучения механике.
