Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Проблема развития познавательного интереса у учащихся посредством экологизации школьного курса физики в дидактике и методике обучения физике 15
1.1. Развитие познавательного интереса у учащихся как педагогическая проблема 15
1.2. Проблемы овладения учащимися методами и приемами научного познания в учебном процессе 29
1.3. Возможности экологизации школьного курса физики 40
Выводы по главе 1 49
Глава II. Реализация экологической составляющей физического образования как условие развития познавательного интереса учащихся 52
2.1. Экологизация курса физики, ориентированного на развитие познавательного интереса 52
2.2. Система средств и модель развития познавательного интереса у старшеклассников в учебном процессе через экологизацию курса физики 76
2.2.1. Изучение физики с экологической составляющей на основе знакомства с логикой научного познания 80
2.2.2. Формирование исследовательских умений в процессе познавательной деятельности учащихся при решении физических задач с экологическим аспектом 93
2.2.3. Содержание и методика проведения демонстрационного эксперимента по физике с экологическим направлением 106
2.2.4. Содержание и методика проведения лабораторных работ по физике с экологическим направлением 114
2.2.5. Интегративный элективный курс «Физические основы экологии» 117
2.3. Развитие познавательного интереса учащихся в процессе внеурочной деятельности на основе курса физики с экологической составляющей 122
2.3.1. Организация исследовательской работы учащихся по физике с экологической тематикой 124
2.3.2. Экскурсия как форма учебного занятия, способствующая развитию познавательного интереса и привлечению внимания учащихся к экологическим проблемам нефтедобывающего
комплекса 134
Выводы по главе II 136
Глава III. Методика проведения и результаты педагогического эксперимента 141
3.1. Содержание и методика проведения педагогического эксперимента 141
3.2. Критерии оценки эффективности развития познавательного интереса у старшеклассников в учебном процессе через экологизацию курса физики 144
3.3. Результаты педагогического эксперимента 158
Выводы по главе III 177
Заключение 178
Библиографический список 181
Приложение 201
- Развитие познавательного интереса у учащихся как педагогическая проблема
- Экологизация курса физики, ориентированного на развитие познавательного интереса
- Содержание и методика проведения педагогического эксперимента
Введение к работе
Концепция модернизации российского образования [82] ориентирует образовательный процесс в средней школе не только на формирование знаний и умений, но и на развитие их личности, обладающей широким набором компетенций. Обучение физике в современной школе предполагает усвоение вопросов методологии науки и развитие творческих способностей учащихся.
Современные тенденции интеграции и взаимопроникновения естественных наук в их стремительном развитии создают предпосылки для совершенствования и обновления системы образования, заставляют пересмотреть роль предметов естественнонаучного цикла в формировании естественнонаучного мировоззрения, мышления, мотивации учения, познавательного интереса, способствующих повышению качества усвоения знаний и умений учащихся. Разработка методик, объединяющих содержание отдельных предметов либо посредством интегративных курсов, либо системным включением межпредметных связей (МПС) в процесс обучения дисциплинам естественнонаучного цикла, является своевременной и целесообразной. Вместе с тем системное решение проблемных задач экологического содержания позволяет перевести теоретические знания в плоскость реальных действий, направленных на оценку состояния и прогнозирования будущего развития экосистем, выявление негативного влияния на них деятельности человека.
Анализ научно-методических публикаций, изучение практического опыта учителей показывают, что в настоящее время сложились определенные традиции в методике обучения физике, связанные с объединением курсов экологии и физики [28; 35; 39; 41; 42; 48; 61; 64; 65; 66; 68; 101; 114; 147; 148; 158; 169; 170; 197]. Однако концентрированного, системного материала по вопросам развития познавательного интереса посредством курса физики с экологической составляющей, способствующего в то же время и оптимизации деятельности именно учителя физики, обучению его трансформировать методические рекомендации по совершенствованию приемов, форм и средств обучения в их оригинальных сочетаниях, в научно-методической печати не представлено.
5 Анализ методологической, психолого-дидактической, научно-методической литературы, практика обучения физике учащихся средней школы, специфика современного состояния образования приводит к выводу о наличии ряда противоречий: между объективным обострением экологических проблем, необратимым изменением природной среды в результате антропогенного воздействия, нарастающими в связи с этим негативными социально-экономическими последствиями и недостаточной подготовленностью общества к их решению, отсутствием экологической направленности содержания современного общего образования; между сложным методологическим характером взаимосвязей физики и экологии и невысоким уровнем трансформации их в образовательный процесс, сводящимся в основном к природоохранной деятельности; между необходимостью формирования у учащихся системных предметных и межпредметных знаний, обобщенных умений через основные виды учебно-познавательной деятельности в условиях экологизации содержания обучения физике - с одной стороны, и недостаточной разработанностью методики организации этих видов деятельности, приводящих к развитию познавательного интереса старшеклассников, — с другой; - между необходимостью развития познавательного интереса старше классников в процессе изучения курса физики с экологической составляющей — с одной стороны, и отсутствием обоснованной методики этого развития, спосо бов ее реализации в разных видах учебно-познавательной деятельности — с дру гой.
Выделенные противоречия позволили сделать вывод об актуальности нашего исследования, проблема которого заключается в поиске ответов на вопрос: как реализовать экологический подход в обучении физике, чтобы школьникам стало интереснее изучать предмет?
Объектом исследования является процесс обучения физике учащихся средней общеобразовательной школы.
Предмет исследования: методика развития познавательного интереса учащихся средней школы при изучении школьного курса физики с экологической составляющей.
Цель исследования состоит в обосновании и разработке методики развития познавательного интереса учащихся старших классов в условиях экологизации процесса обучения физике.
Гипотеза исследования. Методика формирования познавательного интереса у учащихся старших классов в условиях экологизации процесса обучения физике будет эффективной, если: конкретизировать цели обучения курсу физики с экологической составляющей с учетом требований, предъявляемых к подготовке выпускников общеобразовательной школы; отобрать содержание экологического материала с учетом развития инте-гративных тенденций в современном естественнонаучном образовании. При этом перенести акцент с информационного на методологический уровень обучения, предполагающий внутреннюю упорядоченность; согласованность частей целого; совокупность процессов, ведущих к образованию взаимосвязей между частями целого; объединение учителей, реализующих программы и цели развития познавательного интереса в условиях преемственных связей физики с экологией; использовать проблемные методы обучения, реализации которых будет способствовать комплекс физических задач с экологической направленностью - экспериментальных, задач с оценкой ситуаций, задач на основе парадоксов и софизмов, заданий проблемного содержания, моделирующих экологические ситуации, позволяющих перевести приобретенные теоретические знания в плоскость реальных действий; использовать интегративные формы учебных занятий; внеурочную деятельность учащихся, дающую возможность включать их в творческий, исследовательский поиск, направленный на практическое применение знаний экологического содержания.
7 В соответствии с поставленной целью и выдвинутой гипотезой определены задачи исследования:
Изучить состояние проблемы развития познавательного интереса учащихся средней школы на основе методологической взаимосвязи содержательной и процессуальной сторон обучения физике в условиях экологизации образовательного процесса.
Обосновать необходимость взаимосвязи содержания физического и экологического образования, ее внедрения в единую образовательную область знания с целью развития познавательного интереса учащихся средней школы.
Разработать модель развития познавательного интереса учащихся в условиях экологизации обучения физике.
4. Разработать методику развития познавательного интереса учащихся, предполагающую: определение комплексных целей обучения физике в условиях экологизации образовательного процесса; формулировку принципов отбора содержания физического образования с экологической составляющей; составление программ: 1) курса физики с экологической направленностью (вариативной компоненты базового уровня, 10-11 классы); 2) интегратив-ного элективного курса «Физические основы экологии» с включением практикума по решению физических задач с экологическим содержанием (региональный компонент); выбор таких форм организации учебных занятий, форм, методов и средств обучения, которые способствовали бы обобщению и систематизации интегративных знаний и умений, развитию познавательных мотивов изучения физики с экологической составляющей.
5. Провести педагогический эксперимент, в ходе которого проверить гипо тезу исследования.
Теоретико-методологической основой исследования явились: на философском уровне - теория естественнонаучного познания (Г. Гегель, И. Кант, А. Пуанкаре, К. Поппер, Б.М. Кедров, В.Г. Разумовский, Г.Г. Гранатов,
8 М.В. Мостепаненко, B.C. Степин, и др.); психолого-педагогическом уровне — психологическая теория деятельности (П.Я. Гальперин, А.Н. Леонтьев, Н.А. Менчинская, А.В. Петровский, С.Л. Рубинштейн, Н.Ф. Талызина и др.), теория развивающего обучения (Л.С. Выготский, В.В. Давыдов, Л.В. Занков и др.), теория межпредметных связей (В.Н. Федорова, А.В. Усова, И.Д. Зверев, В.Н. Максимова, З.И. Тюмасева, А.В. Петров, С.Н. Бабина, А.И. Гурьев, B.C. Елагина, Ш.Г. Зиятдинов, М.Н. Мамедов, А.П. Рыженков, С.А. Старченко, О.А. Яворук и др.); на частнодидактическом - теория формирования научных понятий, обобщенных умений и навыков, познавательного интереса (А.В. Усова, Н.С. Пурышева, Н.Н. Тулькибаева, Т.Н. Шамало, Е.В. Оспенникова, И.С. Карасова, М.Д. Даммер, Ю.П. Дубенский, С.А. Суровикина, А.А. Бобров, В.И. Земцова, В.И. Лырчикова и др.). Некоторые аспекты экологического образования в процессе изучения физики рассмотрены в диссертациях Э.А. Турди-кулова, Т.А. Бадлуевой, О.А. Васильевой, А.В. Сахарова, М.В. Челноковой, К.А. Юрьева и др.
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования.
Теоретические: анализ философской, психолого-дидактической, методической литературы по теме исследования; системный анализ и синтез; абстрагирование; идеализация; моделирование.
Эмпирические: анкетирование; тестирование; педагогический эксперимент в разных видх; методы поэлементного и пооперационного анализа; методы математической статистики для определения достоверности выводов, сформулированных по результатам исследования.
Исследования проводились в четыре этапа, каждый из которых был направлен на решение конкретных задач.
1 этап исследования (2001 — 2003 гг.) включал: анализ философской, психолого-педагогической, научно-методической литературы, а также диссертационных работ по проблеме исследования с целью определения методологической и теоретической основы исследования, формулировку гипотезы, цели и
9 задач, определение методики исследования. На данном этапе был начат констатирующий эксперимент. этап (2003 — 2005 гг.): определены критерии и уровень сформированно-сти знаний по физике для проверки эффективности методики развития интереса к научному познанию посредством изучения школьного курса физики с экологической составляющей. Продолжен констатирующий эксперимент и начат зондирующий эксперимент с целью первичной проверки результативности разработанной методики. этап (2005 — 2007 гг.): проводился систематический обучающий педагогический эксперимент с целью уточнения и корректировки разработанной методики с учетом результатов зондирующего эксперимента, осуществлялась обработка экспериментальных данных. этап (2007 — 2009 гг.): проводился контрольный педагогический эксперимент с целью проверки эффективности разработанной методики в целом, осуществлялся анализ, обобщались и публиковались результаты исследования, оформлялась диссертация.
Научная новизна исследования:
Обоснованы целесообразность и возможность развития познавательного интереса учащихся средней школы на основе осуществления методологической взаимосвязи содержательных и процессуальных компонентов физического и экологического образования. Эта целесообразность обусловлена обострением экологических проблем в природной среде, нарастающими социально-экономическими последствиями, неподготовленностью общества, в частности школы, решать эти проблемы; зависимостью характера взаимосвязи физики и экологии от процессов их трансформации в образовательную среду; зависимостью способов формирования системных знаний и видов деятельности учащихся к изучению физики с экологической составляющей.
Разработана методика развития познавательного интереса учащихся в условиях экологизации процесса обучения физике, включающая: таксономию целей (познавательных, нравственно-эстетических, осознанно-избирательных и индивидуальных); содержание и структуру учебного материала с вариативной
10 экологической составляющей (базовый курс физики старшей школы, элективные курсы по физике с экологическим содержанием); процессуальные компоненты обучения (формы организации учебных занятий с включением проблемных экологических ситуаций).
Разработан элективный курс «Физические основы экологии» по разделам «Молекулярной физике», «Электродинамике», «Квантовой физике», к нему: дидактический материал, включающий планы обобщенного ответа о структурных элементах физических знаний с экологической составляющей; физический эксперимент и задачи проблемного характера — теоретические, экспериментальные, физические задачи с экологической направленностью.
Разработаны критерии и показатели оценки сформированности познавательного интереса у учащихся старшей школы к изучению вопросов физики экологической направленности: 1) качество усвоения интегративных понятий; 2) изменение мотивации учения; 3) сформированность умения осуществлять экспериментальные исследования экологических явлений.
Теоретическая значимость исследования: определены принципы отбора учебного материала (экологической) составляющей содержательного блока учебного предмета «Физика» (10-11 класс, базовый уровень): преемственности, вариативности, индивидуализации и дифференциации, мотивации и создания положительного отношения к учению; разработана модель развития познавательного интереса учащихся в условиях экологизации процесса обучения физике, отражающая связи между эмоционально-волевыми и интеллектуальными качествами личности, уровнями развития познавательного интереса и блочной структурой процесса учебного познания (целевой, мотивационный, содержательный, процессуальный блоки); обоснована возможность построения учебного познания школьников в соответствии с гносеологическим циклом в процессе развития исследовательских умений учащихся при выполнении ими творческих экспериментальных работ с экологической тематикой.
Практическая значимость исследования заключается в том, что: его выводы и рекомендации служат совершенствованию процесса обучения курса физики с экологической составляющей на базовом уровне и способствуют развитию познавательного интереса учащихся; разработаны образовательные программы курсов физики для 10—11 классов (базовый уровень с вариативным экологическим компонентом); программы элективных курсов «Физические основы экологии», «Практикум по решению физических задач с экологическим содержанием». Методика их реализации включает содержательный и процессуальный компоненты, ориентированные на усиление внимания к решению проблемных задач; разработаны методические рекомендации по проведению демонстрационного эксперимента, лабораторных работ, научно-практических конференций, экскурсий с экологической тематикой; разработан дидактический материал к интегративным занятиям, способствующий осмыслению: характера физических законов, лежащих в основе самоорганизации неравновесных систем; представлений о моделировании природных процессов при исследовании влияния антропогенного воздействия на функционирование экосистем, о катастрофически возрастающих антропогенных и геоэволюционных факторах, оказывающих влияние на биосферу; разработан комплекс экспериментальных задач, задач с оценкой ситуаций, задач на основе парадоксов и софизмов, заданий проблемного содержания, моделирующих ситуации экологического содержания и позволяющих перевести приобретенные теоретические знания в плоскость реальных действий, направленных на оценку состояния, прогнозирование развития экосистем, выявление техногенных факторов и поиск выхода из них.
Обоснованность и достоверность результатов исследования обеспечивается использованием методов, адекватных целям и задачам исследования, опорой на методологию познания, основные психолого-педагогические концепции и теории обучения; всесторонним анализом поставленной проблемы; проведением педагогического эксперимента в строго контролируемых условиях; репрезентативностью полученных экспериментальных данных, применением методов математической статистики, поэлементного и пооперационного анализа с
12 целью определения достоверности и надежности полученных количественных показателей результативности обучения.
Апробация и внедрение результатов исследования проводились на базе муниципального общеобразовательного учреждения «Средняя общеобразовательная школа № 4» г. Радужный, Ханты-Мансийского автономного округа-Югры, Тюменской области.
Полученные результаты докладывались и обсуждались на научно-методических семинарах, заседаниях методических объединений учителей физики города, на XXXVIII научно-практической конференции преподавателей естественнонаучных дисциплин педвузов зоны Урала и Сибири «Совершенствование профессионально-методической подготовки студентов естественнонаучных специальностей в педвузах» (г. Барнаул, 2005 г.); на XIII Международной научно-практической конференции «Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов» (г. Челябинск, 15-16 мая 2006 г.), на Международной научно-практической конференции «Теоретико-методологические основы совершенствования естественнонаучного и технологического образования в основной, средней школе и педвузе» (г. Челябинск, 13-14 сентября 2006 г.), на XIV Международной научно-практической конференции «Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов» (г. Челябинск, 14-15 мая 2007 г.), на XV Международной научно-практической конференции «Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов» (г. Челябинск, 12-13 мая 2008 г.), на XVI Международной научно-практической конференции «Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов» (г. Челябинск, 12-13 мая 2009 г.), публикаций в сборниках научных статей «Образование, наука и техника: XXI век» Югорского государственного университета (г. Ханты-Мансийск, 2005 г., 2006 г., 2007 г., 2008 г.), в Вестнике Челябинского государственного педагогического университета (г. Челябинск, 2009 г., №8), в сборнике научных статей «Актуальные проблемы развития среднего и высшего образования» (г. Челябинск, 2009 г.), в сборнике научных статей «Мир науки, культуры, образования» (г. Горно-Алтайск, 2010),
13 публикации в материалах «Педагогическое мастерство: Сборник материалов лучших учителей образовательных учреждений — победителей конкурсного отбора в рамках приоритетного национального проекта «Образование» в Ханты-Мансийском автономном округе-Югре» (г. Ханты-Мансийск, 2006 г.). Положения, выносимые на защиту:
Одним из путей развития познавательного интереса к предметам естественного цикла, престижность которых в последнее время значительно снизилась, является экологизация образовательного процесса в школе. Изучение физики с экологической составляющей позволит рассмотреть социально значимые проблемы, связанные с оценкой природных и техногенных факторов для формирования экологического мировоззрения.
Модель развития познавательного интереса учащихся в условиях экологизации обучения физике включает четыре блока: 1 - целевой (таксономию познавательных, нравственно-эстетических, осознанно-избирательных и индивидуальных целей); 2 - мотивационный (создание положительного эмоционального отношения к учебной деятельности); 3 - содержательный (содержание и структура учебного материала базового курса физики старшей школы с вариативной экологической составляющей, элективные курсы по физике с экологическим содержанием); 4 - процессуальный (многообразие форм, методов и средств обучения, направленных на формирование рациональных приемов учебно-познавательной и исследовательской деятельности, способствующей включению учащихся в деятельность по построению комплексных моделей, опытному исследованию индикации загрязнений, экологической экспертизе, решению проблемных задач экологической направленности, а также моделированию экологических ситуаций, разбору софизмов, парадоксов, задач-оценок).
Методика, разработанная на основе четырех блоков модели (целевого, мотивационного, процессуального, содержательного), реализуется в процессе обучения физике (10-11 класс, базовый уровень) с экологической составляющей и интегративных элективных курсов «Физические основы экологии» и «Практикум по решению физических задач с экологическим содержанием», которые дополняют друг друга.
4. Ориентация на методологию познания при отборе содержания экологического материала способствует обогащению курса физики проблемными ситуациями, видами познавательной деятельности, стимулирующими мотивацию учения и интерес школьников к изучению физики.
Структура диссертации определяется логикой и последовательностью решения поставленных задач. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка используемой литературы, приложения; проиллюстрирована рисунками, таблицами, диаграммами.
Развитие познавательного интереса у учащихся как педагогическая проблема
При изучении проблемы развития познавательного интереса учащихся необходимо опираться на философскую и психолого-педагогическую трактовку понятия «интерес». Причем, к данной проблеме нужно подходить диалектически, т.е. необходимо выяснить, при каких условиях, на каком этапе развития интереса выступают его различные качества, что для него общего и отличного во всей деятельности, в различных его видах, отделить интерес от сходных понятий, а для этого нужно знать его структуру.
Проблема интересов, их сущности, роли, классификации занимала и занимает важное место в размышлениях философов. Интересы, с их общей позиции, являются побудительной силой к действию.
Как философское понятие интерес встречается уже в работах таких ученых как Э.Б. Кондильяк (1715-1780), К.А. Гельвеций (1715-1771). Вниманию понятия интерес уделял И. Кант [74, с. 296 - 297].
В разработанном Г. Гегелем философском учении о личности, обществе, государстве, праве и морали интерес представлен как теоретический, всеобщий, государственный интерес народа, общества, человека, собственный и т.д. Так собственный интерес человека «состоит именно в том, что он знает себя как абсолютное и определяет себя» [47, с. 158, 297].
И. Гербарт уделял большое внимание проблеме интереса как важнейшему условию и средству успешного обучения. Отвечая на вопрос, как возбудить и поддержать в учениках интерес к содержанию учебного материала, он указывал: «То, что изучается с удовольствием, изучается скоро и основательно усваивается». Обучение, по И. Гербарту, должно основываться на многосторонности интересов. Одни из них направлены на познание окружающей действительности, другие — общественной жизни. Между интересами, как высшей целью образования, есть существенная разница: в первом случае под ним разумеется душевное настроение, наиболее благоприятное для успешного восприятия обучения, во втором - настроение, наиболее благоприятное для деятельности, имеющей определенную нравственную ценность; в первом случае понятие интереса берется независимо от понятия идеала, во втором случае оно подчиненно ему [115, с. 198-199].
Итак, с философской точки зрения «интерес» (от лат. interesum — имеет значение, важно) — привлечение к чему-либо, участие в чем-либо, склонность к чему-либо («проявлять интерес»); ценность и значение, придаваемые нами вещи, которая соответственно этому занимает наши мысли и чувства. Интересное - то, что возбуждает и удерживает наше внимание, потому что оно имеет позитивное или негативное значение для наших практических или теоретических потребностей [86, с. 183].
Если философия рассматривает сущность интереса, то психология рассматривает это явление как психологический процесс. В психологии под интересом понимают эмоциональное проявление познавательной потребности человека, выражающееся в желании глубже познакомиться с объектом, узнать о нем еще больше, понять его [46]. Потребностно-информационные теории эмоций содержат оценку поведения через эмоциональную сферу.
В общей психологии интерес — это избирательное отношение личности к объекту в силу его жизненного значения и эмоциональной привлекательности [81].
Интересы различают по их содержанию или направленности (материальные, общественные, духовные интересы). Различают непосредственный и опосредованные интересы. По уровню действенности различают пассивные и активные интересы. Интересы различают также и по объему (широкие, разносторонние, глубокие, поверхностные, узкие интересы) [119].
С.Л. Рубинштейн характеризовал интерес как сосредоточенность субъекта на определенном предмете, поэтому не случайно интерес начинает действовать как мотив и внутреннее побуждение к последующим действиям или по 17 ступкам. Деятельность, в основе которой лежит интерес или группа интересов, становится свободной, поскольку в ней реализуется воля и желание человека, его прямо выраженное стремление к достижению видимого результата [144].
«Интерес - по мнению Л.С. Выготского - как бы естественный двигатель детского поведения, он является верным выражением инстинктивного стремления, указанием на то, что деятельность ребенка совпадает с органическими потребностями. Вот почему основное правило требует построения всей воспитательной системы на точно учтенных детских интересах. ... Педагогический закон гласит: прежде чем ты хочешь призвать ребенка к какой-нибудь деятельности, заинтересуй его ею, позаботься о том, чтобы обнаружить, что он готов к этой деятельности, что у него напряжены все силы, необходимые для нее, и что ребенок будет действовать сам, преподавателю же остается только руководить и направлять его деятельность. ... Вывод использования интереса предписывает построить всю школьную систему в непосредственной близости к жизни, учить детей тому, что их интересует, начинать с того, что им знакомо и естественно возбуждает их интерес» [45, с. 84 - 87].
Экологизация курса физики, ориентированного на развитие познавательного интереса
История образования доказывает, что любая попытка построить целостное мировоззрение учащихся только средствами одной отдельно взятой науки (без учета связи с другими науками) несостоятельна.
Нельзя сказать, что в этом направлении ничего не делается. В отечественной педагогической науке по проблеме межпредметных связей изданы серьезные монографии (А.И. Гурьев, И.Д. Зверев, Ш.Г. Зиятдинов, В.Н. Максимова, Е.Е. Минченков, А.И. Старченко, А.В. Усова, О.А. Яворук и мн. др.).
Из исследований, посвященных проблеме межпредметных связей известно, что они являются дидактическим условием и средством глубокого усвоения основ наук в школе, а также отражением межнаучных знаний. Авторы этих исследований считают, что межпредметные связи значительно повышают научный уровень знаний учащихся, способствуют развитию логического мышления, творческих способностей, формированию естественнонаучной картины мира [33; 52; 54; 59; 64; 66; 68; 103; 168; 183; 187; 218; 221].
В настоящее время достаточно основательно разработана методика реалии-зации межпредметных связей учебных предметов естественнонаучного цикла: физики, химии и биологии, чего нельзя сказать о взаимосвязи физики и экологии.
Анализ научно-методической, дидактической литературы позволяет сделать вывод о том, что в настоящее время сложились определенные традиции в методике реализации межпредметных связей физики и экологии. Однако системного материала по целенаправленной экологизации курса физики, способствующего оптимизации деятельности именно учителя физики, трансформированию методических рекомендаций по совершенствованию проработки новых приемов, форм и средств обучения, и в их оригинальных сочетаниях, направленных на формирование у учащихся методологических знаний, а также на развитие интереса к научному познанию, в научной печати представлено недостаточно.
Взаимосвязи физики с экологией основываются, по мнению А.Г. Спиркина и B.C. Тюхтина, на перечисленных ниже проявлениях единства материального мира:
— общность свойств и состава материальных объектов;
— сходство структур качественно различных систем;
— процессы взаимного (обратимого) превращения одних материальных образований, одних состояний в другие — взаимные превращения элементарных частиц, вещества и света, химических веществ;
— общность происхождения, генетическое единство (тождество) уровней организации материи;
— наличие свойства отражения, присущее всей материи [154].
Материальное единство (сходство состава, свойств, структур строения, функционирования и развития объектов, многообразие связей и взаимодействий между разными уровнями организации и предметными областями явлений) служит объективной основой единства научных знаний.
Способы реализации экологического образования в обучении физике рассматривали в своих работах Ш.Г. Зиятдинов, М.А. Лигай, А.П. Рыженков, А.В. Сахаров, Л.В. Тарасов, Э.А. Турдикулов, М.В. Челнокова и др.
Исследование ЭА. Турдикуловым [167] является одной из первых работ, посвященных реализации экологического образования в курсе физики. В качестве основы экологического образования в обучении предметам естественнонаучного цикла в ней представлена система знаний о равновесии в природе и способах предотвращения его нарушения. Э.А. Турдикулов, в качестве приоритетных направлений экологического образования в обучении физике, выделяет:
— важнейшие направления научно-технического прогресса и обобщение вопросов экологии вокруг этих направлений;
— учет политехнической направленности естественнонаучного цикла;
- разработку методики изучения вопросов экологии в школьном курсе физики на межпредметной основе [167, с. 7].
В качестве компонентов содержания экологического образования в исследовании Э.А. Турдикулова выделены:
- естественнонаучный аспект экологических знаний, включающий знания о факторах природной среды, способах количественной оценки и математического отображения взаимосвязей между параметрами природной среды;
- собственно экологические знания, к которым относятся знания о законах, лежащих в основе добычи и использования природных ресурсов; законах, на основе которых ведутся поиски и использование «неисчерпаемых» источников энергии; законах, используемых в современных методах защиты природы;
- технико-технологический аспект, в котором отражены проблемы техники и технологии добычи, транспортировки и использования природных ресурсов энергии, освоении их возобновляемых источников, мер защиты природной среды [167, с. 91-92].
Экологические знания играют вспомогательную роль в обучении физике как в содержательном, так и в процессуальном отношениях. Э.А.Турдикулов рекомендует проведение семинаров, обобщающих уроков, экскурсий с экологическим содержанием. Вышеназванные формы работы способствуют формированию интереса к процессу обучения.
Содержание и методика проведения педагогического эксперимента
Теоретические положения, разработанные в диссертационном исследовании, требовали практической проверки в педагогическом эксперименте, заключающейся в изучении гипотезы исследования, обоснованности и эффективности разработанной нами методики.
В 2001-2009 гг. нами была разработана методика по развитию познавательного интереса посредством экологизации курса физики в старших классах. Авторские программы по физике с экологической составляющей для учащихся 10-11 классов, авторская программа интегративного элективного курса «Физические основы экологии», разработанный дидактический материал с экологической тематикой, методические рекомендации по формированию исследовательских умений в процессе учебно-познавательной деятельности учащихся при решении задач с экологическим аспектом, организации научно-исследовательской работы учащихся, формированию приёмов мышления у учащихся в процессе решения проблемных задач при рассмотрении экологических понятий, проведению демонстрационного эксперимента с экологическим направлением, организации и проведению научно-практических конференций, экскурсий нами подробно представлены в материалах всероссийских и региональных научных изданий, научно-практических конференций всероссийского и международного уровней.
Рассмотрение уровня фундаментальных закономерностей природы не является здесь сведением экологических закономерностей к физическим. Наоборот, взаимосвязь этого фундаментального уровня с теоретическими основами физики, экологии ведет к систематизации и высшему уровню обобщения знаний, пониманию всех процессов и явлений природы и деятельности человека в единстве.
Материал курса физики с экологической составляющей для развития познавательного интереса, формирования естественнонаучного мышления мы рекомендуем изучать фрагментарно в течение 10-11 классов. Оптимальным следует признать вариант включения курса физики с экологической составляющей в учебный план средней школы, а изучение элективного курса «Физические основы экологии» во втором полугодии одиннадцатого класса. Элективный курс рекомендуется учащимся для изучения на групповых занятиях.
Практика показывает, что преподавание данного курса физики с экологической составляющей оказывает существенное влияние на развитие познавательного интереса, на качество усвоения учащимися фундаментальных естественнонаучных понятий, законов, теорий естествознания, формирование единой естественнонаучной картины мира, развитие умений самостоятельно систематизировать и обобщать свои знания.
Деятельность учащихся на занятиях курса физики с экологической составляющей, построенная в логике научного познания и ориентированная на решение дидактических задач систематизации и обобщения физических и экологических знаний, приводит к пониманию учащимися научного знания как системы, отграничению ими ведущих элементов системы естественнонаучных знаний (научных фактов, фундаментальных естественнонаучных понятий, законов, теорий, научной картины мира, методов научного познания), их свойств, отношений и функций, установлению их содержания и структуры, что стимулирует развитие мышления учащихся, их творческих способностей, положительно влияет на мотивацию обучения, формирует научное миропонимание, экологическое мышление.
У учащихся должен быть развит познавательный интерес, а также они должны обладать видением новых экологических проблем в биосфере и нахождение различных решений выхода из них.
К концу обучения учащиеся должны знать и уметь:
- содержание фундаментальных естественнонаучных понятий, законов, теорий; наиболее важных открытиях в области физики, оказавших определяющее влияние на развитие техники и технологии с экологической точки зрения; методах научного познания мира. Кроме того, на занятиях по физике с экологической составляющей окончательно формируются обобщенные учебно-познавательные умения (умение самостоятельно работать с печатным текстом, умениями проводить наблюдения, эксперименты, умение решать проблемные задачи с экологической направленностью, умение самостоятельно систематизировать и обобщать свои знания, умение излагать свою точку зрения и др.);
- выдвигать гипотезы, строить модели природных процессов при исследовании влияния антропогенного воздействия на функционирование экосистем; применять полученные знания для объяснения разнообразных физических явлений; оценивать достоверность естественнонаучной информации.
