Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Теоретические основы активизации учебно-познавательной деятельности будущих учителей биологии в процессе обучения физике 15
1.1. Психолого-дидактические аспекты активизации учебно-познавательной деятельности студентов 15
1.2. Использование профессионально-ориентированного подхода в обучении физике как средства активизации учебно-познавательной деятельности будущих учителей биологии 34
1.3. Формирование методологических знаний у будущих учителей биологии в процессе учебно-познавательной деятельности по физике 55
ГЛАВА 2. Методика обучения физике будущих учителей биологии с применением профессионально-ориентированного подхода 68
2.1. Формирование содержания курса физики для студентов биологических специальностей с использованием профессионально ориентированного подхода 68
2.2. Использование материала профессионально ориентированного содержания при организации основных форм обучения 82
2.2.1. Пути и средства использования профессионально ориентированного материла на лекционных занятиях 82
2.2.2. Формирования практических навыков использования физических знаний у будущих учителей биологии 89
2.2.3. Методика проведение лабораторных работ межпредметного содержания
2.2.4. Организация и проведение учебно-исследовательских проектов по физике у студентов биологических специально стей 112
ГЛАВА 3. Организация и результаты проведения педагогического эксперимента 120
3.1. Организация педагогического эксперимента 120
3.2. Методика проведения и содержание констатирующего и поискового этапов педагогического эксперимента 127
3.3. Методика проведения и анализ результатов формирующего этапа педагогического эксперимента 135
Заключение 151
Библиографический список
- Использование профессионально-ориентированного подхода в обучении физике как средства активизации учебно-познавательной деятельности будущих учителей биологии
- Использование материала профессионально ориентированного содержания при организации основных форм обучения
- Формирования практических навыков использования физических знаний у будущих учителей биологии
- Методика проведения и содержание констатирующего и поискового этапов педагогического эксперимента
Введение к работе
Актуальность исследования. Научно-технический прогресс оказывает существенное влияние на развитие образовательных систем, обусловливает повышение требований к качеству подготовки учащихся в средней школе и, соответственно, к качеству образования в педагогических вузах. Реализация этих требований предусматривает смещение акцентов с необходимости передачи фиксированного количества учебной информации на формирование таких качеств личности, которые позволяют ей активно развивать свои способности, нетрадиционно подходить к решению возникающих жизненных и профессиональных проблем, использовать весь арсенал полученных знаний и умений. Многоаспектность профессиональной подготовки будущих учителей требует рассмотрения всего процесса профессионального обучения в его целостности, во взаимосвязи всех его компонентов. В полной мере это относится и к обучению учителей биологии, качество подготовки которых зависит не только от успешности усвоения студентами профильных дисциплин, но и от результатов изучения предпрофильных дисциплин.
В подготовке учителей биологии среди предпрофильных дисциплин физика занимает особое место, так как она является основой естествознания. Без использования физических методов исследования, понятий и законов трудно представить современное биологическое исследование. Именно поэтому одно из перспективных направлений совершенствования профессиональной подготовки будущих учителей биологии связано с использование профессионально-ориентированного подхода в обучении предпрофильных дисциплин.
Профессионально-ориентированное обучение рассматривается как одно из перспективных направлений при обучении иностранным языкам в вузе (О.Ю. Иванова, М.М. Лаврененко, П.И. Образцов, М.А. Хусаинова и др.), при преподавании физической культуры (А.В. Семенов, Н.П. Филимонова). В теории и методике обучения физике в высшей школе проблема использования профессионально-ориентированного подхода до настоящего времени не нашла должного отражения.
Возможности использования взаимосвязей между учебными предметами в образовательном процессе многие ученые рассматривают в рамках проблемы реализации межпредметных связей. Этой проблеме уделяли внимание многие педагоги (М.Н. Берулава, И.Д. Зверев, Д.М. Кирюшкин, В.Н. Максимова, А.В. Усова, В.Н. Федорова). В их работах определены методологические, дидактические и методические связи между дисциплинами различных циклов, раскрыты некоторые пути их реализации. На основе результатов этих работ был решен ряд задач, связанных с реализацией межпредметных связей в обучении (В.В. Губин, С.П. Злобина, К.А. Колесников, М.Н. Радаева М.Ж. Симонова и др.). Можно выделить работы, посвященные как вопросам подготовки будущих учителей к осуществлению межпредметных связей (В.А. Основина, В.С. Елагина, И.Е. Карнаух, Н.О. Шелехова и др.), так и проблемам повышения качества подготовки будущих специалистов при использовании межпредметных связей при обучении в вузе (Д.Д. Дондоков, И.П. Маклецов, И.И Масалида, Н.Р. Шталева и др.). Интеграции физического и биологического образования посвящены работы Г.Д. Бессараб, О.Г. Зайцевой, А.В. Петрова, С.А. Старченко, О.А. Яворука и др. Исследователи отмечают особую значимость обеспечения целостности физического и биологического содержания образования, поскольку такое единство оказывает положительное влияние на развитие интереса к профессиональной деятельности, при этом остаются недостаточно изученными вопросы о возможности использования межпредметных связей для активизации учебно-познавательной деятельности обучающихся.
Важнейшим условием профессионального становления специалиста является его активность в проявлении своих сил и возможностей на этапе профессиональной подготовки. Вопросам активизации учебно-познавательной деятельности студентов посвящены диссертации С.С. Великановой, И.Ю. Сероусова, Л.В. Соловьевой-Гоголевой, О.А. Соседко, Л.В. Павловой А.И. Шаповал и др. Авторы предлагают различные пути и средства решения этой проблемы: внесение изменений в содержание обучения, изменение форм и методов преподавания, усиление контроля и др. Однако, следует отметить, что в проведенных исследованиях не рассматриваются профессионально-ориентационные возможности использования межпредметных связей с целью активизации учебно-познавательной деятельности студентов в процессе преподавания предпрофильных дисциплин.
Проблема активизации учебно-познавательной деятельности студентов, и в частности, будущих учителей биологии, на наш взгляд, может быть решена, если все непрофильные предметы, и в первую очередь, физика, будут рассматриваться с позиций профессионально-ориентированного подхода, реализация которого позволит студентам осознать ценность получаемых знаний для дальнейшей профессиональной деятельности.
Анализ научно-методической и психолого-педагогической литературы по проблеме исследования позволил выявить следующие противоречия и несоответствия:
– на социально-педагогическом уровне – между возрастающим требованием к уровню предметной подготовки будущего учителя и недостаточной ориентацией системы высшего образования на реализацию этих требований;
– на научно-педагогическом уровне – между высокой результативностью средств активизации познавательной деятельности будущих учителей и недостаточным развитием теоретических и методических основ их использования в профессиональной подготовке;
–– на научно-методическом уровне – между значительными дидактическими возможностями учебного материала профессионально-ориентированного содержания и недостаточной разработанностью методики его использования как средства активизации учебно-познавательной деятельности будущих учителей биологии при обучении физике.
Важность решения указанных противоречий и поиск путей совершенствования процесса преподавания физики у студентов биологических специальностей, обеспечивающих их активное включение в процесс обучения, обусловливает актуальность нашего исследования и определяет его проблему: какова должна быть организация процесса обучения физике, чтобы она способствовала активизации учебно-познавательной деятельности студентов и повысила эффективность профессиональной подготовки будущих специалистов?
В рамках решения указанной проблемы была определена тема нашего исследования: «Профессионально-ориентированный подход в процессе обучения физике как средство активизации учебно-познавательной деятельности будущих учителей биологии».
Объектом исследования является процесс обучения физике будущих учителей биологии.
Предмет исследования: профессионально-ориентированный подход как средство активизации учебно-познавательной деятельности будущих учителей биологии в процессе обучения физике.
Целью исследования является обоснование и разработка методики обучения физике будущих учителей биологии, в которой для активизации учебно-познавательной деятельности студентов используется профессионально-ориентированный подход.
Гипотеза исследования: использование профессионально-ориентированного подхода в процессе обучения физике будущих учителей биологии позволит активизировать учебно-познавательную деятельность студентов и повысить эффективность подготовки специалистов, если в качестве средства реализации этого подхода использовать межпредметные связи физики и биологии по трем направлениям:
1) раскрытие мировоззренческого потенциала взаимосвязи физики с биологией и обоснование значимости методологических знаний для развития естественных наук;
2) использование физических знаний для объяснения сущности и прогнозирования биологических явлений;
3) применение физических методов для исследования биологических процессов.
Исходя из цели и гипотезы, в работе были поставлены и решались следующие задачи:
-
-
На основе анализа методической и психолого-педагогической литературы по проблеме активизации учебно-познавательной деятельности студентов определить теоретико-методологические подходы к организации профессиональной подготовки будущих учителей биологии в процессе обучения физике.
-
Определить психолого-педагогические основы и способы реализации межпредметных связей в профессионально-ориентированном подходе при обучении физике будущих учителей биологии
-
Разработать методику реализации профессионально-ориентированного подхода в процессе обучения физике, направленную на продуктивное освоение содержания курса и способствующую активизации учебно-познавательной деятельности студентов.
-
Разработать критерии и показатели эффективности предложенной методики обучения физике.
-
Осуществить экспериментальную проверку разработанной методики в процессе обучения физике будущих учителей биологии.
Методологической основой исследования являются:
– теоретические исследования в области психологии (Л.С. Выгодский, П.Я. Гальперин, В.В. Давыдов, Г.И. Щукина, Ф.К. Савина);
– психологическая теория деятельности (А.В. Брушлинский, В.В. Давыдов, А.Н. Леонтьев, С.Л. Рубинштейн);
– теория профессиональной деятельности (В.А. Сластенин, М.С. Каган, Е.А. Климов, Т.В. Кудрявцев, А.К. Маркова, В.А. Якунин и др.);
– теория отбора содержания образования (Ю.К. Бабанский, С.Я. Батышев, Г.П. Корнев, С.В. Леднев, М.Н. Скаткин, Г.Ф. Хасанова);
Теоретическими основами исследования являются:
– психологическая концепция активности личности (Л.И. Анцыферова, А.А. Волочков, Б.А. Вяткин);
– результаты теоретических исследований в области интеграции и раскрытия межпредметных связей в обучении (М.Н. Берулава, В.С. Елагина, И.Д. Зверев, В.Н. Максимова, А.В. Усова, В.Н. Фёдорова, О.А. Яворук);
– результаты теоретических исследований по активизации учебной деятельности обучающихся (М.А. Алексанян, А.Н. Букина, Г.Г. Даниленкова, Н.А. Забелина, Г.Г. Корсакова, И.Я. Ланина, М.И. Рожков, Н.А. Шаламова, Т.И. Шамова);
– теория формирования знаний о методах познания (Л.Я. Зорина, И.Я.Лернер, И.Г. Пустильник, В.Г.Разумовский);
– результаты теоретических исследований в области теории и методики обучения физике (С.Е. Каменецкий, Н.С. Пурышева, И.Г. Пустильник, А.В. Усова);
– теория использования физического эксперимента в процессе обучения (А.И. Анциферов, В.В. Лаптев, А.В. Усова, Т.Н. Шамало).
Для решения поставленных задач нами были выбраны следующие методы исследования: концептуальный и сравнительный анализ философской, психолого-педагогической и научно-методической литературы; изучение и анализ опыта работы преподавателей по исследуемой проблеме; анкетирование студентов и преподавателей; моделирование педагогической деятельности; педагогический эксперимент; методы статистической обработки результатов педагогического эксперимента.
Исследование проводилось в три этапа с 2002 по 2007 годы.
На первом этапе (2002-2003гг.) был проведен констатирующий эксперимент, в задачу которого входило изучение и анализ философской, педагогической, психологической и специальной литературы, относящейся к исследуемой проблеме. Осуществлялось теоретическое обоснование темы, определялись цели и задачи исследования.
На втором этапе (2003-2004гг.), в ходе поискового этапа исследования, осуществлялась проверка и уточнение рабочей гипотезы, цели, задач исследования, разрабатывалось содержание и дидактическое обеспечение курса физики.
На третьем этапе (2004-2008гг.) проводился формирующий эксперимент, который заключался в оценке и корректировки разработанной методики преподавания физики у студентов-биологов, а так же в подтверждении гипотезы исследования.
Научная новизна исследования заключается в следующем.
1. В работе впервые обосновывается целесообразность применения профессионально-ориентированного подхода в процессе обучения физике будущих учителей биологии для активизации их учебно-познавательной деятельности и предлагается использовать межпредметные связи физики и биологии в качестве средства реализации этого подхода.
2. Определены основные направления использования межпредметных связей: раскрытие мировоззренческого потенциала взаимосвязи физики с биологией и обоснование значимости методологических знаний для развития естественных наук; использование физических знаний для объяснения сущности и прогнозирования биологических явлений; применение физических методов для исследования биологических процессов.
3. Создана методика обучения физике будущих учителей биологии, в которой профессионально-ориентированный подход реализуется при изучении теоретического материала межпредметного содержания, решении адаптированных биофизических задач, выполнении межпредметных лабораторных работ и учебно-исследовательских проектов по физике.
Теоретическая значимость исследования заключается в том, что его результаты расширяют научное представление о межпредметных связях физики и биологии:
1. Введено понятие адаптированной биофизической задачи как задачи, в которой объектом изучения физики служит биологический процесс, а для ее решения используются законы и методы физики.
2. Разработаны требования к отбору и составлению адаптированных биофизических задач: содержание межпредметных задач должно отражать связи, объективно существующие в природе; числовые данные должны соответствовать реальной действительности; при составлении задач необходимо обеспечить единство интерпретации общенаучных понятий.
3. Определены цели учебно-познавательной деятельности при выполнении межпредметных лабораторных работ и учебно-исследовательских проектов:
– изучение физических методов исследования, применяемых в биологии, в процессе изучения физических объектов;
– овладение физическими методами исследования в процессе изучения биологических объектов;
– овладение умениями создавать и исследовать физические модели биологических процессов.
Практическая значимость исследования состоит в том, что результаты теоретического исследования доведены до уровня практического применения:
1. Разработано учебное пособие «Использование физических методов исследования в биологии», предназначенное для ознакомления студентов с экспериментальными физическими методами, применяемыми в биологии.
2. Составлена рабочая программа по физике, построенная с учетом реализации профессионально-ориентированного подхода к обучению будущих учителей биологии.
2. Разработаны рекомендации к отбору содержания курса физики с учетом специфики будущей профессиональной деятельности студентов.
3. Разработан и применяется в практике обучения курс лабораторных работ межпредметного содержания, в который входят три работы, разработанные автором («Изучение осмотического давления», «Определение коэффициентов теплопроводности различных видов почв», «Моделирование и изучение процесса формирования изображения на сетчатке глаза») и четыре модернизированные работы биофизического содержания, адаптированные для выполнения их в физической лаборатории («Изучение упругих свойств костной ткани», «Определение размеров эритроцитов» и др.)
Достоверность результатов исследования обеспечивалась научной обоснованностью исходных теоретических положений, внутренней непротиворечивостью логики исследования, репрезентативностью выборки генеральной совокупности, использованием математических методов обработки результатов опытно-поисковой работы, адекватных целям и задачам исследования.
Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялись в процессе экспериментальной работы на факультете естественных наук Курганского государственного университета.
Основные положения диссертации изложены в публикациях по теме исследования на XXXII зональном семинаре-совещании преподавателей физики, методики обучения физике, астрономии и технологических дисциплин педвузов Урала, Сибири и Дальнего Востока в г. Новосибирске (2000 г.), международной научно-практической конференции «Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики в современных условиях» в г. Екатеринбурге (2002 г.), X Всероссийской конференции «Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов» в г. Челябинске (2003 г.), 7-й межвузовской научно-практической конференции «Методика вузовского преподавания» (2006 г.), XI Всероссийской научно-практической конференции «Учебный физический эксперимент: Актуальные проблемы. Современные решения» (2006 г.), в межвузовском сборнике научных трудов «Актуальные проблемы развития среднего и высшего образования» (2007 г.).
Положения, выносимые на защиту:
1. При обучении физике будущих учителей биологии приоритетным должен стать профессионально-ориентированный подход, основой реализации которого должны стать межпредметные связи физики и биологии.
2. Реализацию межпредметных связей при обучении физике следует осуществлять по трем основным направлениям, раскрывающим сущность этих связей:
– изучение материала, основанного на принципе историзма и единого подхода к познанию объектов и явлений природы, с целью раскрытия мировоззренческого потенциала взаимосвязи физики и биологии;
– использование физических знаний для объяснения сущности биологических явлений и процессов их развития при решении физических задач;
– применение физических методов для исследования биологических процессов при выполнении межпредметных лабораторных работ и учебно-исследовательских проектов.
3. Для активизации учебно-познавательной деятельности будущих учителей биологии должны широко использоваться современные технологии и формы активного обучения физике: проблемная лекция, лекция-экскурсия, бинарная лекция, эвристическая беседа, анализ конкретных ситуаций и др.
4. Неотъемлемым этапом подготовки будущего учителя биологии в процессе обучения физике должно стать выполнение учебно-исследовательских проектов, в ходе которых студенты знакомятся с физическими методами исследования, применяемыми в биологии, и изучают физические процессы, протекающие в биологической системе. Данный вид работы может стать альтернативой выполнения лабораторных работ.
5. При оценивании учебно-познавательной активности студентов целесообразно использовать следующие критерии: ресурсный компонент, обусловленный мотивацией к учебной деятельности и уровнем обученности студентов; динамический компонент, отражающий изменение уровня учебной деятельности обучающихся; результативный компонент, включающий в себя учебные достижения студентов.
6. Реализация предлагаемой методики обучения физике на основе использования профессионально-ориентированного подхода позволяет активизировать учебно-познавательную деятельность будущих учителей биологии и повышает качество их профессиональной подготовки.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка, включающего 188 источников, содержит 18 таблиц и 19 рисунков.
Использование профессионально-ориентированного подхода в обучении физике как средства активизации учебно-познавательной деятельности будущих учителей биологии
В учебнике по основам педагогики и психологии высшей школы [119] под активизацией обучения понимается целеустремленная деятельность преподавателя, направленная на разработку и использование такого содержания, форм, методов, приемов и средств обучения, которые способствуют повышению интереса, активности, творческой самостоятельности студента в усвоении знаний, формировании умений и навыков, применении их на практике.
Анализ научно-методической, психолого-педагогической литературы показал существование двух подходов к рассмотрению активности обучающегося. Сторонники одного из них (А.Н. Леонтьев, А.Г. Асмолов, В.А. Петровский) рассматривают активность как внутреннюю предпосылку самодвижения личности и связывают ее с индивидуальностью личности. Сторонники второго подхода (С.Л. Рубинштейн, И.А. Джидарьян) рассматривают активность в качестве «посредника» между звеньями личности и требованиями общества, как характеристику взаимодействия систем или явлений, раскрывающую их способность к самодвижению, самоизменению, саморазвитию [12,45].
Исследованию активности личности, проявляющейся в процессе учебно-познавательной деятельности, с точки зрения психологии, посвящено множество работ, которые направлены главным образом на выявления связей индивидуальности студентов с проявлением их активности.
Н. Ф. Добрынин вводит в отечественную психологию понятие «активность учащегося», которое аналогично понятию «учебная активность» [46]. По его мнению, активность учащихся непосредственно взаимосвязана с проявлениями волевой, интеллектуальной и познавательной активности.
Изучая проблему активности, многие исследователи-психологи [1, 98, 104, 153, 181] определяли факторы, влияющие на неё. Анализ их работ показывает, что учебная активность определяется, прежде всего, способностями личности (интеллектуальными, познавательными, творческими), методами обучения, мотивацией к учебно-познавательной деятельности, результативностью деятельности. Исследуя активность студентов, В.А. Якунин [181] выделяет так же и профессиональное значение изучаемого материала.
Среди западных исследований активности человека и ее детерминации можно выделить работы в рамках проблемы внешней и внутренней мотивации и связанной с ней проблемой внешней и внутренней активности. В соответствии с этим Э. Деси выделяет активность, инициированную внутренней и внешней мотивацией [186, 187]. В первом случае речь идет о бескорыстной ориентации на процесс и содержание обучения (деятельности), во втором -на награду. А. Маслоу, представитель гуманистической психологии, подчеркивает, что в человеке от рождения заложена определенная структура потребностей, в том числе, в потенции, потребность в самоактуализации, то есть в стремлении человека к самосовершенствованию и достижению вершин своих возможностей — «люди должны быть тем, кем они могут быть. Они должны быть верны своей природе» [188]. С этой точки зрения, человек совершенно свободен и ответственен за решение выбора образа жизни. Эта свобода отчетливо проявляется в том, что человек, определив свой потенциал, сам решает, насколько активно он будет стремиться к его актуализации, т.е. будет ли он сам строить свою жизнь, будет ли он ее субъектом.
Обучение в вузе оказывает существенное влияние на ход психических процессов и на формирование индивидуальных качеств. При этом процесс приобретение студентами профессионально важных знаний, умений и навыков требуют от них проявления активности и творчества.
Одной из первостепенных задач, встающих перед преподавателями, работающими со студентами младших курсов становится преодоление школьных стереотипов, которые свойственны обучающимся, одним из которых является меньший контроль за подготовкой к занятиям со стороны преподавателя. Следовательно, возникает необходимость в повышении учебной мотивации у студентов, которая обусловливает внутреннюю активность в деятельности, а значит и стремление в самостоятельном приобретении знаний. А.А. Волочков [31] отмечает, что внутренне обусловленная активность обучающегося неизменно оказывается более значимым фактором развития, чем даже тщательно организованная среда. Под организованной средой в данном случае можно понимать различные активные методы обучения, применяемые на занятиях.
О внутренних побуждениях к познавательной деятельности пишет Б.Г. Ананьев [3]. Автор указывает на то, что познавательная активность осуществляется через доведение до сознания студентов профессиональной важности изучаемых дисциплин и развитие к ним интереса.
Студент начинает мыслить под влиянием тех или иных потребностей. В процессе мыслительной деятельности возникают и развиваются глубокие и сильные познавательные потребности, которые являются мотивами к познавательной деятельности, причем они и условие, и продукт этой деятельности.
Таким образом, при построении системы обучения (выбора методов, форм, содержания и т.д.) преподавателю нужно ориентироваться на психологические и возрастные особенности обучаемых. Студенческий возраст - особый период в жизни человека в силу того, что «по общему смыслу и по основным закономерностям возраст от 18 до 25 лет составляет, скорее, начальное звено в цепи зрелых возрастов, чем заключительное в цепи детского развития» [32, с. 255].
По мнению И.А. Зимней [60], студенчество включает в себя людей, целенаправленно, систематически овладевающих профессиональными знаниями и умениями в процессе учебного труда. Как социальная группа оно характеризуется профессиональной направленностью, сформированностью устойчивого отношения к будущей профессии. А.А. Вербицкий [26] так же отмечает специфическую направленность и коммуникативную активность на решение конкретных профессионально ориентированных задач.
Использование материала профессионально ориентированного содержания при организации основных форм обучения
Требования к знаниям и умениям будущих учителей биологии, отраженные в образовательных стандартах [35], предопределяют необходимость овладения студентами знаниями для решения задач, связанных с реализацией профессиональных функций, и умениями использовать для их решения теоретические и экспериментальные методы изученных ими наук.
Для успешной профессиональной деятельности будущему учителю биологии необходимо: — иметь целостное представление об изучаемом объекте и явлении; — знать и использовать в практической деятельности основных методов исследования; — уметь раскрывать не только исторические и научное значение изучаемого закона или теории, но и использовать воспитательный потенциал жизни и деятельности ученого, создавшего этот закон; — уметь отбирать содержание на основе дидактического значения; — обладать полнотой и системностью биологических знаний и уметь их применять в профессиональной деятельности.
В государственном образовательном стандарте высшего профессионального образования по физике содержится лишь обязательный минимум содержания, включающий в себя основные дидактические единицы, что приводит к появлению противоречия, которое заключается в необходимости изучения материала межпредметного содержания в курсе физики для будущих учителей биологии и отсутствии ссылок на возможное его использование. Кроме того, как было показано в первой главе исследования, использо вание профессионального материала может служить фактором, активизирующим учебно-познавательную деятельность.
Для преодоления указанного противоречия и активизации учебно-познавательной деятельности будущих учителей биологии на занятиях по физике требуется разработка новых подходов к содержанию и реализации курса физики, учитывающего профессиональную направленность обучающихся.
В связи с этим при разработке профессионально-ориентированного курса физики ставились следующие цели обучения: 1) формирование основ научных знаний и умений; 2) формирование интегративно-целостного мышления; 3) приобретение умений использовать теоретические и эксперимен тальные физические методы для решения профессиональных задач; 4) подготовка к профессиональной деятельности. Реализация профессионально-направленного курса физики должна решать такие задачи как: 1) изучение законов физики, на которые наиболее часто опираются в биологии; 2) освоение методов как теоретического, так и экспериментального познания, используемых в физике и биологии; 3) расширение взглядов студентов о строении и принципах окружающего мира; 4) формирование единой научной картины мира; 5) развитие мышления; 6) развитие интереса к будущей профессии. Следуя вышеперечисленным целям и задачам обучения, при отборе содержания учебного материала по физике мы исходили из следующих принципов: 1) соответствие государственным стандартам; 2) целостность; 3) научность и практическая значимость; 4) фундаментальность; 5) ориентация на профессиональную направленность; 6) доступность. Выбор профессионально-направленного материла по физике при обучении будущих учителей биологии мы осуществляли исходя из проблем и задач дисциплин биологического цикла (специальных дисциплин и дисциплин специализации). Для этого нами было проанализировано содержание следующих дисциплин: химия, общая биология, науки о земле, науки о биологическом многообразии (микробиология, вирусология, ботаника, зоология), физиология, биология клетки, экология и рациональное природопользование, биотехнология.
В ходе анализа содержания дисциплин специализации были выявлены физические понятия, которыми приходится оперировать при их изучении, физические методы исследования и закономерности, на которых они основаны.
Следуя вышеизложенным принципам и преследуя решение образовательных задач, а также раскрытие межпредметных связей по выделенным ранее направлениям (раскрытие мировоззренческого значения взаимосвязи физики и биологии, изучение методологии физики и её использование в исследованиях биологических объектов, ознакомление с примерами прикладного характера физических знаний), нами была разработана программа курса физики для будущих учителей биологии.
Содержание курса физики в подготовке будущих учителей биологии 1. Введение Материал физического содержания Предмет физики. Основные этапы развития физики. Физическая картина мира. Значение физики для биологии. Методы физического исследования. Роль эксперимента и теории в физическом исследовании.
Формирования практических навыков использования физических знаний у будущих учителей биологии
Если лекция формирует основы научных знаний по физике в обобщенной форме, то практические занятия призваны углубить, расширить и детализировать эти знания.
Как было показано ранее, лекция формирует ориентировочную основу для последующего усвоения студентами учебного материала. На практических занятиях студенты должны овладевать этим материалом на более высоком уровне - уровне отработки умений, навыков творческого применения полученных знаний.
На практических занятиях студенты приобретают так же навыки в пользовании справочными и другими информационными материалами, приводят разрозненные знания в определенную систему [130].
Одним из условий обеспечения студентов глубокими и прочными знаниями по физике, а так же умениями использовать эти знания при дальнейшем изучении предметов специализации, является организация их деятельности по решению учебных задач. Как было показано ранее, для обеспечения активного включения студентов в деятельность по решению задач, процесс решения задач должен иметь профессиональное значение. В этом случае задачи будут выполнять мотивационную функцию, которая проявляется в том, что их решение будет способствовать осознанию студентами важности роли физических знаний для изучения биологических систем различного уровня и необходимости овладения знаниями для качественного выполнения дальнейшей профессиональной деятельности.
Как любые физические задачи, задачи межпредметного, биофизического содержания выполняют в учебном процессе следующие функции: обучающую, развивающую, воспитательную, побуждающую, интегративную, мотивационную.
Исходя из целей обучения, можно конкретизировать функции адаптированных биофизических задач.
Обучающая функция адаптированных биофизических задач заключается в том, что решение таких задач способствует конкретизации и системати зации имеющихся у студентов знаний; применению физических законов в теоретическом и экспериментальном исследовании биологических систем; углубленному усвоению физических закономерностей; обогащению содержания и объема понятий; установлению связей между различными понятиями; усвоению формулировок законов и определений понятий; формированию у студентов видов деятельности, связанных с применением знаний в профессиональных ситуациях.
Развивающая функция задач с профессионально-направленным содержанием при обучении будущих учителей биологии проявляется при формировании у студентов приемов мыслительной деятельности; развитии логического и образного мышления; формировании и развитии исследовательских, творческих, познавательных, практических и др. умений; формировании мировоззрения; расширении кругозора.
Решение любых задач способствует формированию у студентов личных качеств, таких как настойчивость при достижении цели, целеустремленность, сообразительность, усидчивость и т.д. В этом заключается воспитательная функция задач.
Важной функцией адаптированных межпредметных задач является ин-тегративная, которая заключается в том, что с помощью таких задач раскрывается единство знаний различных областей наук.
Интеграция в условии и процессе решения задач знаний из физики и биологии и является одним мотивирующих факторов привлечения будущих учителей биологии к изучению физики. Несмотря на важность решения межпредметных задач, следует отметить, что задачи профессионально-направленного содержания достаточно редко встречаются в учебниках и сборниках задач. Поэтому одной из главных проблем, возникающих у преподавателя, является подбор, составление и классификация соответствующих задач. При выполнении этой работы необходимо придерживаться следующих требований: а) содержание межпредметных задач должно отражать связи, объектив но существующие в природе; б) числовые данные должны строго соответствовать реальной дейст вительности; в) при составлении задач необходимо обеспечить единство в интер претации общенаучных понятий.
При проведении занятия задачи могут быть классифицированы следующим образом: 1. Качественные задачи и тесты на соответствие. К таким задачам можно отнести задачи следующего содержания: Почему ожог паром опаснее ожога водой при той же температуре? Почему в тропических лесах листья высоких деревьев жесткие и плотные с блестящей как бы лакированной поверхностью? Как объяснить процесс дыхания человека с точки зрения диффузии?
Место качественных задач определяется учебной целью, их можно использовать как в процессе объяснения нового материала, так и при закреплении знаний. Тесты на соответствие предполагают умение учащимися находить общие взаимосвязи между биологическими и физическими явлениями. Подобные задания можно использовать при повторении и систематизации знаний по изучаемой теме. 2. Расчетные физические задачи с биологическим сюжетом (в ус ловии задачи автором указывается лишь качественная связь между биологи ческими и физическими понятиями). Задачи данного типа позволяют облег чить переход к задачам более сложного характера. Примерами таких задач могут быть: Самый низкий тон мужского голоса имеет частоту 80 Гц, а самый высокий тон женского голоса - 1300 Гц. Какова длин волн в воздухе для этих тонов?
Методика проведения и содержание констатирующего и поискового этапов педагогического эксперимента
Результирующий компонент структуры учебной активности, регистрируемый в конце формирующего эксперимента, включал в себя оценку учебной деятельности, которая определялась как итоговая экзаменационная оценка. Следует отметить, что экзамен по физике в контрольной и экспериментальной группе проходил в виде теста с открытой формой ответа. Кроме этого, результирующий компонент предполагал регистрацию удовлетворенности изучением предмета, которая оценивалась студентами по пятибалльной шкале.
Оценка значимости различий в распределении учащихся экспериментальной и контрольной групп по наличию потенциала активности и оценке динамического компонента производилась с помощью критерий Пирсона х"- Выбор данного критерия обосновывается тем, что он состоятелен для проверки нулевой гипотезы при самых общих альтернативных гипотезах, допускает использование данных, измеренных с помощью шкалы наименований и с любым числом категорий.
Нижней границей применимости стандартного статистического ме-то да Пирсона % является выборка в 30 человек; в нашем случае выборка составила 129 человек, что позволяет применить указанный метод.
Для проверки нулевой гипотезы необходимо выбрать уровень значимости, то есть решить вопрос о том, будет ли гипотеза принята или же она будет отвергнута. Задача проверки гипотезы сводится к построению критической области для данного уровня значимости.
На основании большого опыта во многих областях научного исследования установлены различные уровни значимости. Среди них широкое употребление имеет 5%-ный уровень значимости, при котором величина вероятности/7=0,05. Выбор 5%-ного уровня значимости базируется исключительно на его пригодности в практике: этот уровень, с одной стороны, достаточно велик для отбрасывания ложных гипотез, а с другой стороны, он достаточно мал, что приводит к отбрасыванию лишь немногих верных гипотез [111].
Критическое значение критерия Пирсона для уровня значимости р 0,05 равно х кршп= 14,07 при g=S (число степеней свободы v= g-l=7) и % «p«w=5,991 npng=3 (число степеней свободы v=g-\=2).
В соответствии с особенностями данного метода, при условии Х2жсп Х2кРит принимается нулевая гипотеза; если х2жсп Xhpum- принимается альтернативная гипотеза (дляр 0,05) [107]. В качестве нулевых гипотез были сформулированы следующие: 1) Ноі . на начало формирующего этапа эксперимента не обнаруживается существенных различий в распределении учащихся экспериментальной и контрольной групп по ресурсному компоненту учебной активности; 2) Н02: на начало формирующего этапа эксперимента не обнаруживается существенных различий в распределении учащихся экспериментальной и контрольной групп по уровню сформированности динамического компонента. Расчеты показывают, что в первом случае % эксп= 1,58 меньше %2 крит=11,07, в связи с чем принимается нулевая гипотеза Hoi о том, что на начало формирующего этапа эксперимента не обнаруживается существенных различий в распределении учащихся экспериментальной и контрольной групп по оценке ресурсного компонента учебной активности. Для вто-рого случая х жсп ,21 меньше % крШгГ5 99, поэтому принимается нулевая гипотеза Н02, а именно на начало формирующего этапа эксперимента не обнаруживается существенных различий в распределении студентов экспериментальной и контрольной групп по виду выполняемой деятельности.
На втором этапе формирующего эксперимента была проведена полномасштабная работа по реализации разработанной методической системы в учебном процессе по физике. Третий этап предполагал определение степени активности студентов-биологов при обучении физике и оценку влияния методической системы на распределение студентов по потенциалу активности, динамическому и результативному компоненту.
Для определения параметров подсистем активности использовались те же самые приемы и методики, что и на констатирующем этапе. Распределение студентов контрольной и экспериментальной групп по уровню обученности и самооценке в конце формирующего эксперимента. Сравнивая результаты работы по определению активности студентов в начале и конце экспериментальной работы, следует сделать выводы по результатам проведенного формирующего эксперимента: 1) у студентов экспериментальных групп заметно возросла учебная мотивация к изучению предмета, что естественным образом отразилось на типах выполняемой деятельности; 2) как показывают данные эксперимента, количество студентов, выполняющих продуктивную деятельность, возросло на 20%, творческую - на 3%, в то время как в контрольном классе эти значения составляли 3,6% и 1,8% соответственно. О перемене типа деятельности говорит и тот факт, что с 2003 года студенты-биологи впервые начали принимать участие в научно-практических конференциях по физике, на которых докладывались основные результаты учебно-исследовательской и научно-исследовательской деятельности. 3) в экспериментальной группе значительно выше процент студентов, имеющих хорошие и отличные оценки на заключительном экзамене, что является показателем повышения уровня обученности.
Похожие диссертации на Профессионально-ориентированный подход в процессе обучения физике как средство активизации учебно-познавательной деятельности будущих учителей биологии
-
