Содержание к диссертации
Введение
Глава 1.Научно-методический анализ состояния обучения электродинамике в средней школе 15
1.1. Анализ проблемы развития демонстрационного эксперимента в учебно-методической литературе 15
1.2. Психологические основы развивающего обучения при выполнении демонстрационного эксперимента на уроках физики 36
1.3. Состояние проблемы совершенствования демонстрационного эксперимента в школьной практике 48
Выводы по главе 1 56
Глава 2. Основные пути совершенствования учебного демонстрационного эксперимента по электродинамике 59
2. 1. Совершенствование оборудования учебного демонстрационного эксперимента и методики его применения при изучении вопросов электродинамики 59
2. 1. 1. Анализ состояния учебного оборудования по разделу «Электродинамика» 61
2. 1.2. Новые приборы по электростатике и методика их применения 76
2. 1.3 Демонстрационные опыты с генератором Ван де Граафа и электронным электрометром 87
2. 1.4. Некоторые пути совершенствования приборов и установок и методики их применения при изучении вопросов электромагнетизма 102
2. 1.5. Проблема совершенствования фундаментальных опытов по электродинамике 112
2. 2. Новые демонстрационные опыты по электродинамике в условиях межпредметных связей физики с химией 132
2. 3. Некоторые вопросы методики использования учебного физического эксперимента при обучении школьников электродинамике 151
2. 3. 1. Демонстрационный эксперимент в проблемном обучении 152
2. 3. 2. Использование демонстрационного эксперимента при решении задач 173
Выводы по главе 2 187
Глава 3. Организация, содержание и методика проведения педагогического эксперимента
3.1. Организация и содержание педагогического эксперимента 189
3. 2. Методика проведения и результаты педагогического эксперимента 191
Выводы по главе 3 215
Заключение 216
Список литературы 218
- Анализ проблемы развития демонстрационного эксперимента в учебно-методической литературе
- Совершенствование оборудования учебного демонстрационного эксперимента и методики его применения при изучении вопросов электродинамики
- Организация и содержание педагогического эксперимента
Введение к работе
Каковы должны быть роль и место физики в общем среднем образовании? Ответ на этот вопрос во многом зависит от прогноза, каким будет научно-технический прогресс в ближайшие десятилетия. По оценке экспертов основные черты его сводятся к следующему:
- во все сферы жизни войдут компьютеры;
резко возрастет роль наукоемких технологий, развитие которых во многом будет зависеть от развития теоретической и прикладной физики;
в связи с этим произойдут изменения во многих сферах человеческой деятельности: таких, как машиностроение, здравоохранение, гигиена, производство питания;
многие профессии будут связаны с использованием лазеров и роботов;
все это будет связано с внедрением новых технологий, которые должны будут постоянно модернизироваться
Исходя из этого в России выработан Государственный стандарт образо^ вания, согласно которому общими целями, стоящими перед курсом физики, являются формирование и развитие у школьника важнейших научных знаний и умений, необходимых для понимания и практического использования явлений и процессов, происходящих в природе, технике, быту.
Новая современная концепция образования предполагает так организовать познавательную деятельность учащихся при изучении физики, чтобы она происходила по общей схеме научного познания. Его этапы таковы: сначала исследователь накапливает и систематизирует эмпирические факты об изучаемом явлении. Анализ этих законов и фактов позволяет ему выдвинуть гипотезу, построить модель исследуемого явления, затем он приписывает этой модели свойства, логическое развитие которых (построение теории) позволяет не только объяснить причинную связь накопленных фактов, но и предвидеть следствия - новые, еще не известные явления. В этом ценность и эвристическая сила
научной теории. Заключительным этапом всего цикла познания являются экспериментальные факты, подтверждающие справедливость теории.
Таким образом, основой познания физики и ее дальнейшего развития является эксперимент. Вполне понятно поэтому, что и в школьной физике эксперименту должно уделяться первостепенное внимание. Совершенствование физического эксперимента - одна из важнейших задач методики физики. Оно должно идти как по линии модернизации классических опытов, так и по линии разработки новых опытов (демонстрационных и лабораторных). Школьники должны понимать, как добываются научные знания. Если этого нет, то речь может идти только о запоминании, но не овладении знаниями.
Значительный вклад в разработку основополагающих концепций дидактики физики (на которых базируется данное исследование) внесли: Л. И. Анциферов (6, 7); А. А. Бобров (18, 206); С. Е. Каменецкий (103, 234); И. С. Карасова (152); Р. И. Малафеев (128, 129, 131); В. В. Мултановский (151,152); В. Г. Разумовский (175, 176); А. В. Усова (203 - 208); Т. Н. Шамалб (229, 230, 231); Н. М. Шахмаев (234, 235, 236) и др.
Так, Л. И. Анциферов разработал концепцию системности и оптимизации школьного физического эксперимента, И. С. Карасова, В. В. Мултановский - методологические основы изучения фундаментальных физических теорий, эмпирический базис которых составляют фундаментаьные опыты, Р. И. Малафеев - методику организации проблемного обучения во всех видах учебной деятельности, в том числе вопросы оптимизации проблемного обучения при демонстрации физических опытов, А. В. Усова, А. А. Бобров разработали теоретические основы формирования обобщенных умений, В. Г. Разумовский -концепцию развития творческих способностей учащихся, Т. Н. Шамало исследовала роль и место демонстрационного эксперимента в системе развивающего обучения.
Проблема совершенствования эксперимента по электродинамике рассматривалась в диссертационных работах В. Ю. Клиха (112); А. М. Арсланбе-
6 кова (9); Н. Ф. Вознюка (30); Г. М. Гайдучок (35); Л. И. Вишневского (29); А. А. Евсюкова (59); Я. М. Хендре (222); В. С. Данюшенкова (55). Так, В. Ю. Клих предложил методику проведения демонстрационных опытов по электростатике с получением количественных результатов. В исследованиях А. М. Арсланбекова и Н. Ф. Вознюка описано новое оборудование (по электростатике и электромагнетизму), и методика его применения в целях дальнейшего совершенствования экспериментальных основ данного раздела.
Методике применения осциллографических методов в школьном учебном эксперименте посвящены работы Л. И. Вишневского (29); А. А. Евсюкова (59); Я. М. Хендре (222); Б. Ш. Перкальскиса (163), В. С. Данюшенкова (55).
Разработке учебного эксперимента по электродинамике посвящены также работы Н. М. Шахмаева (234; 235; 236); А. И. Глазырина (43); Н. Н. Малова (137); Г. И. Жерехова (74); М. А. Грабовского (117); Л. А. Гольдина (182); Г. А. Рязанова (183); Э. В. Яблонского (249).
Большое количество исследований проведено с целью формирования $ школьников разносторонних экспериментальных умений и навыков (А. И. Жила (80); Г. М. Гайдучок (35); А. А. Бобров (18); Л. И. Анциферов (6); А. А. Устинов (194); А. В. Усова (203; 205; 206)).
Анализ просмотренных нами диссертационных исследований по электродинамике (232; 194; 9; 30; 112) позволяет выявить некоторые новые тенденции развития учебного демонстрационного эксперимента. Особенно это проявляется в разработке учебного эксперимента по электростатике. Акцент делается на опыты, раскрывающие сущность электрических полей и на опыты, иллюстрирующие различные его проявления. С этой целью разрабатывается новое оборудование: зарядометр, электрометр, магнитометр и др., на основе современных достижений электроники, а также методика его применения при постановке демонстрационных опытов.
Вместе с тем, эти новые приборы еще не освоены промышленностью и не поступают в школу. Имеющееся в физических кабинетах школ демонстраци-
онное и лабораторное оборудование не отвечает современному состоянию развития науки и техники; многие контрольно-измерительные приборы и установки устарели: (их элементная база соответствует уровню 60-х - 80-х годов XX столетия).
Кроме этого демонстрационное и лабораторное оборудование не пополняется в течение последних двенадцати лет. Так исследования, проводившиеся в Липецкой области под руководством профессора М. А. Вейта, показали, что оснащенность приборами такова: в физических кабинетах имеется 75% нужных приборов общего назначения; 51% - демонстрационных приборов; 63% -лабораторных; 47% - разных принадлежностей для опытов. Сравнение этих результатов с данными 1991 г. показывает, что обеспеченность школ типовым оборудованием ухудшилась (4).
Все это сказывается на качестве обучения физике в средних школах, в особенности при изучении раздела «Электродинамика», для полноценного изложения которого необходимо большое количество приборов высокого класса. Но даже приборы, выпускавшиеся Главучтехпромом, далеко не всегда отвечают нужным требованиям. Мы видим следующие основные недостатки школьного оборудования по электродинамике:
некоторые принципиально важные демонстрации, раскрывающие существенные особенности электрических и магнитных полей, на этом оборудовании показать либо нельзя, либо сложно. К таким демонстрациям относятся: опыты по формированию понятий о напряженности электрического поля и индукции магнитного поля; электрического потенциала, разности потенциалов; принципа суперпозиции электрических и магнитных полей и др.;
невозможно на должном уровне, соблюдая принципы наглядности и выразительности, продемонстрировать (в количественном выражении) ряд законов, в том числе и фундаментальных. Например, закон Кулона, закон сохранения электрического заряда, закон электромагнитной индукции, законы Столетова.
Признавая важность демонстрационного эксперимента, следует отметить и то, что он должен выполнять не только обучающую, но и развивающую функции, т. е. способствовать активизации мышления, наблюдательности, развитию творческого воображения учащихся. Если задачу использования демонстрационного эксперимента для развития творческого мышления учащихся считать актуальной (а это вряд ли может вызывать какие-либо сомнения), то необходимо разработать комплект новых приборов, позволяющий основные, принципиально важные демонстрации по электродинамике ставить и решать на проблемной основе. На типовом учебном оборудовании это сделать трудно, так как любая постановка экспериментальной задачи требует привлечения к нему различных дополнительных приспособлений, конструирование которых, в принципе, является одним из путей совершенствования демонстрационного эксперимента.
Для решения задачи использования демонстрационных опытов как средства развития творческого мышления учащихся учителю необходимы соответствующие методические разработки, в которых было бы приведено описание системы организации подобной работы. К сожалению, в настоящее время серьезных методических работ в этом плане недостаточно. Поэтому, как показали наши исследования, учителя, использующие демонстрационный эксперимент в школьной практике, испытывают трудности при подготовке опытов, развивающих мышление учащихся. Другая группа опрошенных учителей (более многочисленная) если и применяет демонстрационный эксперимент в своей практике, то бессистемно и эпизодически.
Таким образом, при решении учебно-воспитательных задач средствами демонстрационного эксперимента возникают противоречия между:
- необходимостью моделирования проблемных ситуаций на основе эксперимента с целью развития творческого мышления учащихся и отсутствием специального оборудования для организации такого вида деятельности учащихся;
необходимостью методических разработок, в которых описывалась бы методическая система организации деятельности учащихся и недостаточным количеством публикуемой методической литературы;
необходимостью использования нового оборудования, новых методик, педагогических технологий и недостаточной подготовленностью учителя к работе с ними.
Все выше перечисленное определило актуальность данного исследования, проблему которого мы обозначили как необходимость совершенствования учебного оборудования и методики использования демонстрационного эксперимента с целью развития логического и творческого мышления в процессе обучения учащихся физике.
Тему нашего исследования мы сформулировали следующим образом: «Пути совершенствования учебного демонстрационного эксперимента и методики его применения в курсе физики средней школы (на примере изучения раздела «Электродинамика»)».
Цель исследования - поиск путей совершенствования демонстрационного эксперимента по электродинамике и методики его применения, направленной на развитие логического и творческого мышления учащихся.
Объект исследования - процесс обучения физике в современной общеобразовательной школе.
Предмет исследования - методика и техника учебного демонстрационного эксперимента по физике (раздел «Электродинамика») в средней школе и пути его совершенствования.
В основе исследования положена гипотеза, согласно которой достижение намеченной цели возможно если:
1) разработать новые более эффективные опыты на основе специально созданного комплекта учебно-экспериментального оборудования по некоторым наиболее важным темам раздела «Электродинамика»;
усовершенствовать традиционные опыты, в том числе фундаментальные, позволяющие расширить возможности учебного эксперимента;
разработать новые демонстрационные опыты в условиях межпредметных связей физики с химией, физики с техникой;
использовать формы и методы применения демонстрационного эксперимента, ориентированные на повышение познавательной активности учащихся.
Исходя из цели исследования и сформулированной гипотезы, мы определили следующие задачи:
1. Проанализировать состояние исследуемой проблемы в психолого-
педагогической, методической литературе и школьной практике.
Определить направления, лежащие в основе совершенствования учебного физического эксперимента по электродинамике.
Сформулировать методически обоснованные требования к учебному оборудованию, которые необходимы для организации развивающего обучения, спроектировать и изготовить образец такого оборудования.
Разработать методику проведения демонстрационных опытов, ориентированную на развитие логического и творческого мышления учащихся с использованием типового и самодельного оборудования.
На основе педагогического эксперимента проверить педагогическую эффективность предлагаемой методической системы.
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:
анализ психолого-педагогической и методической литературы;
изучение и анализ практики работы общеобразовательных школ по исследуемой проблеме;
теоретический анализ проблемы с целью определения роли и места демонстрационного эксперимента в системе развивающего обучения;
опытно-конструкторская работа по созданию новых приборов и экспериментальных установок;
- педагогический эксперимент, в ходе которого апробировалась педаго
ге
гическая эффективность разработанной нами методической системы.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
Выявлены некоторые принципиальные недостатки в системе демонстрационных опытов, используемых при изучении раздела «Электродинамика».
Разработана методическая система совершенствования демонстрационных опытов по электродинамике на основе проблемного обучения с целью развития мышления учащихся, их творческих способностей.
Разработаны пути вовлечения учащихся в активную познавательную деятельность при выполнении демонстрационных опытов:
на этапе изучения нового материала, его повторения и закрепления;
при решении экспериментальных задач исследовательского и конструкторского характера;
в процессе использования межпредметных связей физики с химией, физики с техникой.
Теоретическая значимость исследования заключается в том, что:
разработаны теоретические подходы в реализации новых путей совершенствования демонстрационного эксперимента по электродинамике;
определены общие направления организации учебной деятельности учителей физики по развитию творческого мышления школьников средствами демонстрационного эксперимента.
Практическая значимость исследования заключается:
в разработке 25 новых опытов по электродинамике, используемых в учебном процессе по физике в старшей профильной школе;
в разработке комплекта приборов, предназначенных для количественного и качественного изучения характеристик электромагнитного поля;
в разработке методических рекомендаций по использованию новых и
А-
модернизации некоторых классических опытов по электродинамике;
4) во внедрении в практику школьного обучения результатов исследования.
Методологической основой исследования являлись:
на философском уровне - научная теория познания;
на общенаучном уровне - системный подход, психологическая теория деятельности, теория развивающего обучения;
на частнонаучном уровне — концепция содержания общего среднего образования, теория формирования научных понятий и учебных умений, теория проблемного обучения.
На защиту выносятся следующие положения:
Изготовленный комплект учебного оборудования, позволяет осуществить постановку многих новых демонстраций с целью совершенствования экспериментальных основ раздела «Электродинамика» в учебном процессе по физике в старшей профильной школе.
Постановка фундаментальных демонстрационных опытов, лежащих в основе изучаемых в разделе «Электродинамика» физических теорий, позволяет учащимся глубже понять суть рассматриваемых теорий.
Разработанная методика проведения демонстрационных опытов по электродинамике с использованием типового и предложенного автором оборудования способствует развитию логического и творческого мышления учащихся.
Достоверность результатов исследования обеспечивается единством теоретического и экспериментального методов исследования, привлечением к проведению эксперимента учителей высокой квалификации, широкой выборкой учащихся; использованием различных методов обработки эмпирического материала, полученного во время опытно-экспериментального исследования, и совпадением полученных при этом принципиальных результатов.
Апробация результатов исследования.
Основные положения диссертационного исследования изложены в 17 публикациях, 14 из них - в журнале «Физика в школе». О результатах исследо-
вания сообщалось на научно-практических конференциях: «Современные подходы в организации физического образования» (Курган, 2003 г.); «Интеллектуальное развитие студентов и учащихся в процессе изучения физики, химии и астрономии» (Курган, 2003 г.).
Комплект разработанного оборудования по электростатике и электромагнетизму в течение многих лет демонстрировался учителям на курсах повышения квалификации, а также в ряде школ Курганской области. Некоторые школы Курганской области (МОУ СОШ Кетовская и Лесниковская) под нашим руководством изготовили и внедрили в учебный процесс разработанные нами приборы по электростатике. Результаты работы в течение многих лет проходили апробацию на подготовительном отделении Курганской государственной сельскохозяйственной академии (разработанные приборы и установки, методика развивающего обучения использовались в лекционном эксперименте, а также при решении разного рода экспериментальных задач). По теме диссертации опубликовано 17 работ, из них 14 в журнале «Физика в школе».
Упрощенная схема приемника Попова. - 1985 // Физика в школе. - № 3-С. 67-68 (в соавторстве с Е. Н. Жакиной).
Демонстрация опыта Столетова // Физика в школе. - 1989. - № 1. - С.85-87.
Излучение и прием электромагнитных волн. - 1990 // Физика в школе. -№3.-С. 38-39.
4. Новая модификация действующей модели приемника Попова // Физика
в школе. - 1990. - № 4. - С. 67.
Демонстрация петли гистерезиса феррита // Физика в школе. - 1990. - № 6. - С.91 (в соавторстве с В. И. Чарыковым).
Демонстрационный электрометр на полевом транзисторе // Физика в школе. - 1991. - № 6. - С.58-60 (в соавторстве В. П. Жакиным).
Чувствительный индикатор инфракрасных лучей // Физика в школе. -1991. — № 1. - С. 93 (в соавторстве с В. П. Жакиным).
Чувствительный усилитель постоянного тока на интегральной микросхеме // Физика в школе. - 1993. - №6. - С. 54.
Генератор Ван де Граафа // Физика в школе. - 1994. - № 6. - С.45-48 (в соавторстве с В. П. Жакиным).
Светотелефон на инфракрасных лучах // Физика в школе. - 1995. - № 2. - С. 62-63 (в соавторстве с В. П. Жакиным).
Генератор Ван де Граафа в физическом эксперименте // Физика в школе.
-1998.-№6.-С.46-47.
Показ автоколебаний на приборе ПДЗМ //Физика в школе. - 1999. - №3. -С. 38-39.
Демонстрационный гальванометр и ваттметр в опытах по электромагнетизму //Физика в школе. - 2002. - №7. - С. 53-55.
Крутильные весы в демонстрационном эксперименте // Физика в школе. -2003.-№7.-С. 44-46.
Демонстрационный эксперимент в проблемном обучении/Современные подходы в организации физического образования: Мат. Научно-практической конференции/ИПКиПРО Курганской обл. - 2003. - С. 32-36.
Использование демонстрационного эксперимента при решении задач // Интеллектуальное развитие студентов и учащихся в процессе изучения физики, химии и астрономии: Сборник научных трудов. - Курган: КГУ, 2004. - С. 6-7. Ht Демонстрационные опыты по электростатике с генератором Ван де Граафа // Интеллектуальное развитие студентов и учащихся в процессе изучения физики, химии и астрономии: Сборник научных трудов. - Курган: КГУ, 2004. -С. 33-41.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы. Общий объем диссертации 237 страниц (основной текст - 217 страниц). Диссертация содержит 11 таблиц, 64 рисунка, 10 фотографий. Список литературы содержит 258 наименований, из них 8 на иностранном языке.
Анализ проблемы развития демонстрационного эксперимента в учебно-методической литературе
В русской школе изучение физики было введено в первой половине XVIII в. и изучалась она вначале вместе с химией. В 1725 г. была открыта Российская Академия наук, и при ней появился первый хорошо оборудованный кабинет физики. В создании физического кабинета приняли активное участие академики Крафт и Рихман. Приборы кабинета применялись не только для научных работ, но и служили в качестве наглядных пособий на лекциях в университете и в гимназии при Академии наук. Середина XVIII в. - это время серьезных научных открытий и изобретений, создание на их основе новых технических устройств и механизмов. В России структурные изменения в промышленности, носящие характер промышленного бума, произошли только между 1830 - 1860 гг. Возрастает число людей, занимающихся техникой, ее проектированием, созданием, внедрением и совершенствованием. Как следствие, возникает проблема подготовки грамотных специалистов в области науки и техники (машиностроении, приборостроении, навигации, электротехники и т. д.). Решается эта проблема, в основном, в высших учебных заведениях при подготовке научных инженерных кадров и, частично, на местах при подготовке обслуживающего персонала, способного решать те или иные по сложности технические задачи.
Первые десятилетия обучение физике в школах России носило почти исключительно «меловой характер», но уже тогда передовые учителя начинают поиск эффективных методов обучения, используя опыт преподавания, накопленный учеными-академиками Г. В. Крафтом, Г. В, Рихманом, М. В. Ломоносовым. В предисловии к первому учебнику физики на русском языке М. В. Ломоносов писал: «Мысленные рассуждения роизведены бывают из надежных и много раз повторенных опытов» (123, С. 424).
Вопрос о необходимости введения в преподавание физики практических работ учащихся впервые был поставлен основоположником первой русской методики естествознания А. Я. Гердом. В частности он писал, что детям необходимо дать «возможность делать самостоятельные опыты и наблюдать естественные тела» (41, С. 51). Конец XIX в. и начало XX в. характеризуется оживлением методической мысли. Были изданы первые методические пособия, в которых затрагивались вопросы экспериментальной подготовки учащихся по физике в школе. Это методическое пособие Ф. Н. Шведова «Методика физики» (237), Ф. Н. Индриксона «Несколько работ по физике для учащихся средних школ» (99), В. В. Лермантова, «Методика физики и содержание приборов в исправности» (121), Н. В. Кашина «Методика физики» (109). Эти авторы говорили о необходимости использования лабораторных работ при обучении физике, предлагали конкретные примеры экспериментальных заданий, давали рекомендации по использованию некоторых простейших и доступных приборов и материалов.
В книге В. В Лермантова большое внимание уделено опытному преподаванию физики. Автор пишет: «Опыты в классе служат не для «доказательства закона», а для «уяснения» его смысла; в других случаях только для показания самого явления, о котором идет речь. Поэтому опыт должен быть по возможности прямой, незатемненный сложным прибором» (121, С. 29). Это положение иллюстрируется на конкретных примерах.
Он считает необходимым приблизить школьную физику к жизни, практике, отводя значительную часть учебного времени на эксперимент. Однако в этом вопросе его взгляды являются односторонними, когда он предлагает ограничиться лишь практической стороной дела и отказаться от теоретических обоснований и обобщений, считая их доступными для избранных.
В 1916 г. появилась книга Н. В Кашина, представляющая собой первый полный курс общей методики физики. В ней он так формулирует цели преподавання физики в средней школе: формальное образование, приобретение положительных знаний, выяснение методов, при помощи которых строится точное знание, обзор общих выводов современной науки (109).
Книга Н. В. Кашина выражала передовые взгляды того времени и, несомненно, сыграла важную роль в развитии методики физики.
Необходимость экспериментального преподавания физики горячо отстаивал профессор О. Д. Хвольсон. В постановлении подкомиссии 1900 г. по вопросам постановки преподавания физики, работавшей под его председательством, имеются следующие указания. «Задача эксперимента состоит в достижении двух главных целей. Первая цель - дать возможность ученику собственными чувствами ознакомиться с физическими явлениями; эти непосредственные ощущения не могут быть заменены никакими описаниями. Вторая цель - ознакомление учащихся с научными методами исследования природы, развитие его наблюдательности... В одних случаях опыт явится средством открытия закона, в других - проверкой закона, выведенного дедуктивным путем, в третьих - развитием творчества ученика путем предоставления ему возможности самому придумывать опыты для исследования изучаемых явлений и законов. Преподавание физики, в котором эксперимент не составляет основы всего изложения, должно быть признано бесполезным» (160, С. 27-28).
Совершенствование оборудования учебного демонстрационного эксперимента и методики его применения при изучении вопросов электродинамики
Совершенствование оборудования учебного демонстрационного эксперимента и методики его применения при изучении вопросов электродинамики
Вполне очевидно, что совершенствование демонстрационного эксперимента может идти по двум направлениям: 1) совершенствование учебного оборудования и 2) совершенствование методики выполнения демонстрационных опытов. Остановимся на первом из этих пунктов.
Как уже отмечалось выше (с. 7-8), организация демонстрационного эксперимента в школе сопряжена с немалыми трудностями: новые приборы еще не освоены промышленностью и не поступают в школу. Парк демонстрационного и лабораторного оборудования не отвечает современному состоянию развития физической науки и техники.
Все это сказывается на качестве обучения физике в средних школах, в особенности при изучении раздела «Электродинамика», где для его полноценного изложения необходимо большое количество приборов высокого класса. Но даже приборы, выпускавшиеся Главучтехпромом, далеко не всегда отвечают нужным требованиям.
Таким образом, очевидна необходимость в разработке новых приборов и установок, усовершенствовании имеющихся фабричных приборов, что позволило бы на более высоком научном уровне строить учебный процесс при изучении электродинамики.
При разработке приборов мы придерживались требований, лежащих в основе конструирования физического учебного оборудования (51; 86; 87; 163; 213; 239), в разработке которых принимали участие известные ученые-методисты: Б.С. Зворыкин, Б.Ш. Перкальскис, В.А. Буров, А.Г. Глазырин, А.Ф. Шибаев, В.Ф. Шилов и др. Эти требования мы разделили по группам: 1) методические требования; 2) педагогические требования; 3) эксплуатационные требования.
В последнее время наблюдается тенденция создания комплектов учебного оборудования, которое позволяло бы ставить демонстрации в системе развивающего обучения. Требования, предъявляемые к такому комплекту, возрастают. Такой комплект (комплект расширения), по идее авторов (В.В. Майера, Е.С. Объедкова, В.Г. Разумовского, О.Ф. Кабардина, и др.), позволял бы демонстрировать не только базовые опыты, но и ставить и решать экспериментальные задачи исследовательского и конструкторского характера, моделировать типовые и нестандартные задачи, тем самым осуществлять экспериментальную поддержку задачной ситуации. (Эти важные методические требования отражены в пунктах 7 и 8). I. Методические требования.
Приборы и оборудование должны удовлетворять следующим основным методическим требованиям: 1) соответствовать содержанию и задачам обучения; 2) способствовать изучению учебного материала на современном научном уровне; 3) знакомить учащихся с приемами и методами научного познания; 4) помогать формированию основ физических теорий; 5) способствовать осуществлению связи физики с жизнью; 6) способствовать расширению политехнического кругозора учащихся; 7) позволять ставить и решать экспериментальные задачи исследовательского конструкторского характера; 8) позволять моделировать большое количество типовых задач.
II. Педагогические требования.
Приборы и оборудование должны удовлетворять следующим основным педагогическим требованиям: 1) приборы должны состоять из ранее изученных учащимися элементов и частей; 2) принцип работы прибора, устройство должны быть объяснены на основе имеющихся у учащихся теоретических знаний; 3) ученики должны хорошо понимать функцию и назначение прибора; 4) приборы должны давать достоверную научную информацию.
III. Эксплуатационные требования. Приборы и оборудование должны удовлетворять следующим основным эксплуатационным требованиям: 1) иметь простую конструкцию; 2) обеспечивать быструю наладку и ремонт; 3) быть устойчивыми в работе, должны давать одинаковые показания вне зависимости от количества проведенных опытов; 4) должны иметь высокую чувствительность; 5) обеспечивать быструю и простую подготовку к демонстрации опыта; 6) внешний вид прибора, расположение индикаторов, шкал ручек управления должно соответствовать принципам наглядности, а также эргономическим принципам.
При разработке приборов и установок следует придерживаться также принципа комплектности учебного оборудования (43; 160). Согласно этому принципу составляющие комплект приборы должны быть связаны и согласованы не только между собой, но и с приборами типового оборудования физических кабинетов, которые применяются при изучении данного раздела. Поэтому все сконструированные нами приборы используются вместе с приборами, имеющимися в физических кабинетах средних школ.
Кроме требований методического плана, комплект должен удовлетворять ряду требований практического характера, таких как: 1) приемлемая стоимость; 2) ремонтопригодность; 3) расширяемость.
Последнее требование предполагает открытую конструкцию приборов, входящих в комплект. При этом добавление к базовому прибору какого-либо узла, приспособления позволяет расширить количество демонстрируемых опытов, в том числе творческого характера.
Организация и содержание педагогического эксперимента
Теоретическая концепция педагогического исследования, включающая содержание, организацию и методику обработки результатов исследований, базируется на трудах С. И. Архангельского, Ю. К. Бабанского, В. П. Беспаль-ко, П. А. Жучка, Р. И. Малафеева, А. В. Усовой (14; 17; 24; 75; 127; 216) и др.
Основным результатом нашего исследования явилась изложенная в диссертации методика совершенствования учебного демонстрационного эксперимента по электричеству, которая включает: а) разработку принципиально новых демонстрационных опытов и модернизацию традиционных опытов; б) разработку новых приемов использования демонстрационных опытов в системе развивающего обучения.
Целью педагогического эксперимента была проверка эффективности предложенной методики на практике: какое влияние на психическое развитие учащихся и, в первую очередь, на развитие их мышления и творческих способностей оказывает применение описанной системы демонстрационных опытов в контексте развивающего обучения.
Опытно-экспериментальная работа проводилась в три этапа в период с 2000 по 2004 гг. Педагогические исследования, которые содержали констатирующий, формирующий и контрольный эксперименты, проводились в 10 -11 классах Лесниковской средней школы Курганской сельскохозяйственной академии, школы №36 г. Кургана и Кетовской средней школы Курганской области.
На первом этапе (2000-2001 уч.г.) проводился констатирующий эксперимент, в задачи которого входило:
1. Изучение состояния проблемы развития демонстрационного эксперимента при обучении физике в педагогической литературе и школьной практике. С этой целью проводились педагогические наблюдения, беседы с учителями и учащимися, анкетирование учителей и учащихся.
2. Определение уровней обученности и развития учащихся перед началом педагогического эксперимента.
3. Разработка и апробирование системы демонстрационных опытов (в том числе творческих) на основе самодельного и типового оборудования с целью проведения пробного эксперимента.
4. Разработка и апробирование методики использования экспериментальных задач, направленной на развитие логического и творческого мышления.
4. На этом же этапе нами были определены для предстоящего обучающего эксперимента контрольные и экспериментальные классы.
Решив запланированные на данном этапе задачи, мы сделали следующие выводы:
1. Демонстрационный эксперимент в процессе обучения физике нередко используется эпизодически и бессистемно. Применяемые в учебном процессе демонстрационные опыты носят, в основном, иллюстративно-объяснительный характер. Демонстрационные опыты, позволяющие стимулировать познавательную активность учащихся, развивать логическое и творческое мышление, применяются крайне редко. Знания носят по преимуществу формальный характер.
2. Решение проблемы требует разностороннего и системного подхода: разработки нового и совершенствования традиционного оборудования для постановки обучающего демонстрационного эксперимента, разработки экспериментальных задач, разработки проблемных опытов для развития логического и творческого мышления.
На втором этапе (2001 - 2002 уч.г.) педагогического эксперимента отрабатывались и корректировались основные идеи, апробированные на первом этапе: проверялась на практике методика применения проблемных опытов, экспериментальных задач, в том числе творческих, в различных видах учебной деятельности школьников. Изучались и проверялись также способы оптимизации уроков различных видов в условиях развивающего обучения.
Пробный эксперимент проводился в 10 классах Лесниковской средней школы и школы №36 г. Кургана на примере изучения темы «Электростатика». Классы профильные (физико-математические) - недельная учебная нагрузка составляла 5 ч. Поскольку в указанных школах по одному профильному классу, то педагогический эксперимент вели разные учителя. Оба учителя имеют высшую категорию и большой стаж работы..
На третьем этапе, (2002 - 2003 уч.г.) в течение второй и третьей четверти в 10 классах и в первой четверти в 11 классах, проводился полномасштабный обучающий эксперимент по темам: «Постоянный ток», «Электромагнетизм», «Переменный ток». Исследовалась уже в полном объеме эффективность применения демонстрационного эксперимента в системе развивающего обучения школьников.
