Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПОДХОД К РАЗВИТИЮ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МЫШЛЕНИЯ ОБУЧАЮЩИХСЯ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ ФИЗИКЕ 18
1.1. Методологический и психолого-педагогический аспект развития теоретического мышления 18
1.2. Развитие теоретического мышления обучающихся в процессе формирования физических понятий 31
1.3. Дидактическая модель развития теоретического мышления обучающихся в процессе формирования физических понятий 48
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА РАЗВИТИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МЫШЛЕНИЯ ОБУЧАЮЩИХСЯ В ПРОЦЕССЕ ФОРМИРОВАНИЯ ПОНЯТИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИНОГО ПОЛЯ 54
2.1. Дидактическая модель развития теоретического мышления обучающихся в процессе формирования понятия электромагнитного поля 54
2.2. Методика формирования понятия электромагнитного поля 65
2.3. Методика исследования процесса формирования понятия электромагнитного поля 100
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗВИТИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МЫШЛЕНИЯ ОБУЧАЮЩИХСЯ В ПРОЦЕССЕ ФОРМИРОВАНИЯ ПОНЯТИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ 112
3.1. Диагностика развития теоретического мышления обучающихся в процессе формирования понятий 112
3.2. Проведение педагогического исследования развития теоретического мышления обучающихся в процессе формирования понятия электромагнитного поля 115
3.3. Статистический анализ результатов педагогического исследования развития теоретического мышления обучающихся в процессе формирования понятия электромагнитного поля 137
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 144
Библиографический список 148
Приложение 1. Программное обеспечение темы "Электромагнитное поле" (10 класс) 164
Приложение 2. Инструмент педагогической диагностики развития теоретического мышления обучающихся в процессе формирования понятия "электромагнитное поле" 173
Приложение 3. Инструмент психолого-педагогической диагностики сформированности учебной деятельности 182
Приложение 4. Содержание статистического анализа результатов педагогического эксперимента 191
Приложение 5. Документация проведения педагогического эксперимента .203
- Методологический и психолого-педагогический аспект развития теоретического мышления
- Дидактическая модель развития теоретического мышления обучающихся в процессе формирования понятия электромагнитного поля
- Диагностика развития теоретического мышления обучающихся в процессе формирования понятий
Введение к работе
Компьютеризация современного общества, оказывая существенное влияние на содержание профессиональной деятельности, ставит перед человеком необходимость развития его теоретического мышления, обеспечивающего эффективность освоения новых информационных технологий. Овладение такими методами теоретического познания как моделирование, анализ, синтез и рефлексия открывает возможность личности для исследования существенных взаимосвязей объективной реальности при выборе оптимальной стратегии своей деятельности.
Развитие теоретического мышления, генетически взаимосвязанного с формированием понятий, опирается на результаты психолого-педагогических исследований проблемы обучения и развития, отражающей диалектическое единство социального и биологического в человеке.
Поиску научных основ обучения и развития человека большое внимание уделяли прогрессивные мыслители прошлого. Разносторонние педагогические наблюдения позволили Я.А.Коменскому определить возрастную и индивидуальную периодизацию в развитии ребенка [66], К.Д.Ушинскому - взаимосвязь развития психических процессов и обучения [162], С.И.Гессену - необходимость применения научного метода познания в обучении ребенка [26].
В конце XIX - начале XX века было накоплено достаточно большое количество научных фактов развития психики ребенка, которые в работах Д.Дьюи, Ж.Пиаже, В.Штерна [40, 123, 182] интерпретировались как имманентное стремление к некоторой цели, изначально заложенной в индивиде. Особое место по характеру поставленных вопросов и количеству проведенных исследований психического развития ребенка принадлежит Ж.Пиаже [123]. Развитие психики ребенка он рассматривает, как движение от начальной к конечной точке в виде изменения количественных соотношений особенностей генетически первичного вида мышления и "заданного" обществом результата. Здесь отсутствует процесс развития с характерным для него появлением нового качества на каждой ступени, которое вырастает из ранее появившихся тенденций. Линия
постепенного движения состоит из цепи компромиссов между отстающим аутизмом и наступающей сознательной мыслью, при чем социальное выступает в качестве побочного фактора развития, оно не перестраивает его внутреннего содержания и идет безотносительно к обучению.
Обобщая положения, выдвинутые крупными психологами того времени, а также представления, имевшие широкое распространение в педагогических кругах, Л.С.Выготский отметил наличие трех точек зрения на соотношение обучения и развития [21].
Согласно первой группе теорий, детское развитие независимо от обучения. Обучение - чисто внешний процесс, развитие - внутренний. Циклы развития предшествуют циклам обучения, которое плетется в хвосте развития: развитие всегда его опережает. Обучение надстраивается над развитием, ничего не меняя в нем по существу. Такой позиции придерживались Ж.Пиаже, З.Фрейд, их ученики и последователи [123,167,190].
Вторая группа теоретиков высказывает противоположное мнение: обучение полностью сливается с развитием. Обучение и есть развитие. Рефлексологи утверждали, что обучение сводится к образованию условных рефлексов. При изучении любого учебного предмета происходит развитие или воспитание условных рефлексов, поэтому процесс обучения полностью и нераздельно сливается с процессом детского развития. По этой теории любое обучение становится развивающим [21].
Третья группа ученых пытается преодолеть крайности первой и второй групп путем их простого совмещения. Развитие мыслится как процесс, не зависимый от обучения. В то же время обучение, в процессе которого ученик приобретает новые привычки и формы поведения мыслится тождественным с развитием. Образцом такой дуалистической концепции является учение К.Коффки о психическом развитии ребенка [21]. Согласно его взглядам развитие происходит как взаимосвязанный двусторонний процесс: с одной стороны, созревание непосредственно зависит от хода развития нервной системы, с другой -
обучение также есть процесс развития. Развитие (созревание) подготавливает и делает возможным обучение, а обучение стимулирует и продвигает вперед развитие.
В своей культурно-исторической концепции психического развития человека Л.С.Выготский отмечает, что всякая высшая психическая функция в развитии ребенка появляется на сцене дважды - сперва как деятельность коллективная, социальная, второй раз как деятельность индивидуальная, как внутренний способ мышления [21]. С этой точки зрения обучение не есть развитие, но, правильно организованное, оно ведет за собой детское умственное развитие, вызывает к жизни ряд таких процессов, которые вне обучения вообще сделались бы невозможными. Обучение есть момент в процессе развития у ребенка не природных, но исторических способностей человека [21,22].
Опираясь на генетический закон развития высших психических функций человека, Л.СВыготский формулирует свою гипотезу о двух уровнях развития ребенка. Первый уровень - это уровень развития психических функций ребенка, которые сложились в результате определенных, уже завершившихся циклов его развития, то есть уровень актуального развития. Расхождение между уровнями решения задач, доступных под руководством, с помощью взрослых или товарищей в коллективной деятельности и самостоятельно (без посторонней помощи, вне коллектива), определяет зону ближайшего развития.
Правильная организация обучения должна по меньшей мере учитывать не один, а два уровня: 1) уровень актуального развития; 2) зону ближайшего развития. Определение двух уровней развития ребенка создает условия нахождения верного соотношения между ходом детского развития и возможностями его обучения в каждом конкретном случае [21].
Концепция развития ребенка в процессе учетной деятельности в дальнейшем была развита П.Я.Галпериным, В.В.Давыдовым, Л.В.Занковым, А.Н.Леонтьевым, СЛ.Рубинштейном, Н.ИЛуприковой, Д.Б.Элькониным [23, 34, 45, 92,135,171, 185]. Психологические исследования Н.И.Чуприковой обосновали
положение о том, что системное дифференцирование свойств и отношении изучаемых объектов является нейрофизиологическим механизмом и необходимым условием интеллектуального развития человека [171].
В настоящее время в практике обучения получили распространение еле
дующие концепции обучения: 1) ассоциативно-рефлекторная
(Д.Н.Богоявленский, Е.Н.Кабанова-Меллер, Н.А.Менчинская, И.П.Павлов, С.Л.Рубинштейн, И.М.Сеченов и др.[8, 52, 135, 143]), 2) деятельностная (Л.С.Выготский, П.Я.Гальперин, А.Н.Леонтьев, В.В.Давыдов, Н.Ф.Талызина, Д.Б.Эльконин и др.[21,23,32,92,150,185]).
Ассоциативно-рефлекторная концепция обучения опирается на основные представления условно-рефлекторной деятельности головного мозга, который обладает способностью не только запечатлевать сигналы органов чувств, но также устанавливать и воспроизводить связи (ассоциации) между отдельными событиями, фактами, в чем-то сходными и различными. Усвоение знаний, формирование навыков и умений, развитие личностных качеств человека есть процесс образования в его сознании различных ассоциаций - простых и сложных. Этот процесс имеет строгую логическую последовательность, которая включает следующие этапы: 1) восприятие учебного материала; 2) осмысление (понимание внутренних связей и противоречий); 3) запоминание и сохранение в памяти; 4) применение усвоенного в практической деятельности.
Наивысший результат в обучении достигается при соблюдении следующих условий: 1) формирование активного отношения к обучению со стороны обучаемых; 2) подача учебного материала в строгой последовательности; 3) демонстрация и закрепление в упражнениях различных приемов умственной и практической деятельности; 4) применение знаний на практике. В рамках ассоциативно-рефлекторной концепции усвоения личностью социального опыта разработана теория формирования понятий. Сущность данной теории состоит в том, что процесс обучения понимается, как результат ассоциаций по смыслу, абстрагирования и обобщения знаний, относящихся к изучаемому явлению.
Концепцию деятельностного подхода в обучении составляют теория содержательного обобщения (В .В .Давыдов, Д.Б.Эльконин) и теория поэтапного формирования умственных действий (ПЛ-Гальперин, Н.Ф.Талызина). В основу теории содержательного обобщения положена гипотеза о ведущей роли теоретического знания в формировании интеллекта обучающегося. Учебная деятельность ребенка представляется как познавательная, построенная по теоретико-дедуктивному типу. Реализация ее достигается формированием у учащихся теоретического мышления путем специального построения учебного предмета и особой организации познавательной деятельности. Учебный предмет не просто излагает систему знаний, а особым образом организует освоение ребенком содержательных обобщений - генетически исходных, теоретически существенных свойств и отношений объектов. Учение выступает как деятельность по воспроизводству содержания, пути, метода научного познания.
Введение нового понятия в процессе обучения проходит четыре стадии: 1) знакомство с содержанием учебной задачи; 2) овладение образцом такого преобразования материала, которое выявляет наиболее существенные отношения, служащие основой для решения задач данного вида; 3) фиксация выявленных отношений в форме предметной или знаковой модели; 4) выявление тех свойств вьщеленного отношения, благодаря которым можно вывести условия и способы решения исходной частной задачи.
В основе теории поэтапного формирования умственных действий лежит идея о принципиальной общности внутренней и внешней деятельности человека. Согласно этой идее, умственное развитие или интериоризация осуществляется поэтапным переходом "материальной" (внешней) деятельности во внутренний умственный план. В результате такого перехода внешние действия с внешними предметами преобразуются в умственное - интериоризуются. При этом они подвергаются обобщению, вербализации, сокращению, становясь, готовыми к дальнейшему внутреннему развитию, которое может превышать возможности внешней деятельности. При этом последовательность обучения сла-
гается из следующих этапов: 1) предварительное знакомство с действием, создание ООД (ориентировочная основа действия - текстуально или графически оформленная модель изучаемого действия, система правильного его выполнения); 2) материальное действие (материализованное) действие; 3) этап внешней речи; 4) этап внутренней речи; 5) этап автоматизированного действия.
Первый и второй тип ориентировочной основы - это ориентировка на уровне явления, без проникновения в его сущность, которая создает условия для формирования эмпирического мышления. Третий ориентировочной основы - это ориентировка на сущность, это путь формирования теоретического мышления, которое позволяет самостоятельно находить способы решения разнообразных практических и познавательных задач, критически оценивать способы и
результаты осуществляемой деятельности.
Методологические исследования проблемы теоретического мышления
Э.В.Ильенкова, П.В.Копнина, А.И.Ракитова, МА.Розова, В.С.Степина, В.СШвырева, В.А.Штоффа и др. [50, 68, 131, 149, 178, 183,184] раскрыли диалектическое единство дискретного (структурного) и непрерьгоного (функционального) компонентов теоретического мышления, отражающих структурно-функциональный дуализм существенных взаимосвязей объективной реальности.
В научно-методических исследованиях Л.И.Анциферова, И.С.Карасовой, Г.Кару, Н.И.Одинцовой, И.Г.Пустильника, А.В.Усовой, Т.Н.Шамало и др. [3, 62, 64, 65, 117, 129, 158, 158, 159, 160, 173, 174] были представлены различные пути развития мышления (в том числе и теоретического) в процессе формирования понятий и умственных действий при изучении школьного курса физики. Тем не менее, проблема развития теоретического мышления требует дальнейших исследований и прежде всего с позиции структурно-функционального подхода.
В научно-методических исследованиях В.Ф.Ефименко, Г.М.Голина, С.Е.Каменецкого, В.Н.Мощанского, В.В.Мултановского, Н.А.Солодухина, Д.Ш.Шодиева и др. [28, 43, 59, 107, 108, 109, 148, 180, 181] рассматривался структурный и функциональный подход к проблеме формирования теоретического
мышления обучающихся в процессе изучения физической картины мира. Успешность изучения современной физической картины мира в школьном курсе физики во многом определяется пониманием сущности электромагнитных взаимодействий, раскрывающих генетическое единство электрического и магнитного полей и отражающих дуализм статического и динамического состояния материи. В научно-методических работах Л.М.Артюшкиной, Л.И.Вишневского, Л.А.Бордонской, В.И.Данильчука, С.Е.Каменецкого, В.В.Мултановского, И.Г.Пустильника, Н.М.Шахмаева [4, 9, 37, 58, 109, 129, 175] отмечалась важная роль формирования понятия электромагнитного поля для овладения знаниями физических теорий.
Подчеркивая значимость проведенных исследований, следует отметить, что до сих пор отсутствует методическая система, направленная на изучение взаимосвязи свойств электромагнитного поля и его взаимодействия с веществом с позиции сквозного дуалистического подхода, что затрудняет развитие теоретического мышления обучающихся в процессе формирования электродинамической картины мира.
Обобщение результатов анализа методологической, научно-методической, психолого-педагогической литературы и педагогической практики общеобразовательных учреждений позволило выявить следующие противоречия:
между возросшей потребностью общества в людях с высоким интеллектуальным потенциалом и отсутствием должной ориентации образовательной системы на развитие теоретического мышления обучающихся в общеобразовательных учреждениях;
между единством структурных и функциональных связей мыслительной деятельности обучающихся и отсутствием структурно-функционального подхода к развитию у них теоретического мышления при формировании понятий в процессе обучения;
между дуалистическим единством электрической и магнитной составляющей электромагнитного поля, отражающим структурно-функциональное
состояние материи, и раздельным изучением электрического и магнитного поля в школьном курсе физики.
Преодоление этих противоречий возможно через реализацию структурно-функционального подхода к развитию теоретического мышления в процессе формирования фундаментального физического понятия "электромагнитное поле" на основе раскрытия его дуалистических свойств.
Таким образом, актуальность диссертационного исследования обусловлена социальным заказом общества на повышение уровня развития теоретического мышления школьников в процессе обучения, что должно обеспечить успешную адаптацию личности в современном информационном мире.
Объектом исследования является процесс обучения физике в среднем общеобразовательном учреждении.
Предмет исследования - развитие теоретического мышления школьников в процессе обучения физике в общеобразовательном учреждении.
Цель исследования - разработка методики, направленной на развитие теоретического мышления обучающихся в процессе формирования фундаментального физического понятия "электромагнитное поле".
Основная идея настоящего исследования заключается в осуществлении структурно-функционального подхода к развитию теоретического мышления обучающихся путем поэтапного развития его структурного и функционального компонентов в процессе формирования фундаментальных физических понятий. Раскрытие дуалистического единства электрического и магнитного поля при формировании понятия "электромагнитное поле" явилось основой для реализации предлагаемого подхода.
Методологическую основу исследования составляют: психолого-педагогические исследования (Л.С.Выготский, П.Я.Галперин, В.В.Давыдов, А.З.Зак, А.Н.Леонтьев, С.Л.Рубинштейн, Н.И.Чуприкова); методические исследования по методологии формирования физической картины мира (Г.М.Голин, В.Ф.Ефименко, В.Н.Мощанский, В.В.Мултановский, В.Г.Разумовский,
Д.Ш.Шодиев); методические исследования по формированию понятий (И.Г.Пустильник, А.В.Усова, Т.Н.Шамало); методические исследования по формированию умственных действий в процессе изучения физики (А.А.Бобров, Г.Кару, А.В.Усова); методические исследования по формированию понятия электромагнитного поля (Л.М.Артюшкина, Л.И.Вишневский, Л.А.Бордонская, В.И.Данильчук, С.Е.Каменецкий, В.В.Мултановский, И.Г.Пустильник, Н.М.Шахмаев).
Гипотеза исследования: Эффективность развития теоретического мышления обучающихся повышается, если:
реализуется структурно-функциональный подход к развитию теоретического мышления обучающихся в процессе формирования фундаментальных физических понятий;
формирование понятия "электромагнитное поле" проводится на основе дидактической модели процесса формирования понятия;
применяется сквозной дуалистический подход к изучению электрического и магнитного поля и его взаимодействия с веществом на основе классической теории электродинамики Д.К.Максвелла;
обучающиеся поэтапно исследуют процесс формирования понятия "электромагнитное поле" аналитическим, рефлексивным и синтетическим способом теоретического познания;
исследование процесса формирования понятия электромагнитного поля обучающимися осуществляется с использованием дидактической карты "Процесс формирования понятия" как ориентировочной основы учебной деятельности третьего типа.
Критериями эффективности развития теоретического мышления обучающихся в процессе формирования понятия "электромагнитное поле" послужили:
степень развития структурного компонента теоретического мышления обучающихся, определяемая по уровню и полноте усвоения содержания понятия электромагнитного поля;
степень развития функционального компонента теоретического мышления обучающихся, определяемая по уровню и полноте сформированно-сти умения применять понятие "электромагнитное поле" при решении физических задач.
Полнота сформированное понятия электромагнитного поля определялась на основе поэлементного анализа по методике, разработанной А.В.Усовой. Полнота сформированности умения применять понятие электромагнитного поля при решении физических задач определялась на основе пооперационного анализа по методике, предложенной А.В.Усовой и А.А.Бобровым.
Исходя из цели исследования и сформулированной гипотезы, были поставлены следующие задачи:
Проанализировать состояние проблемы развития теоретического мышления обучающихся в психолого-педагогической и научно-методической литературе, в педагогической практике общеобразовательных учреждений.
Разработать дидактическую модель развития теоретического мышления обучающихся, реализующую структурно-функциональный подход в процессе формирования фундаментального физического понятия.
Обосновать возможность сквозного дуалистического подхода к формированию понятия "электромагнитное поле", обеспечивающую повышение эффективности развития теоретического мышления обучающихся.
Разработать методику, направленную на развитие теоретического мышления в процессе формирования понятия "электромагнитное поле".
Определить эффективность предлагаемой методики развития теоретического мышления обучающихся в процессе формирования понятия "электромагнитное поле".
Для решения поставленных нами задач были выбраны следующие методы исследования:
концептуальный анализ философской, психолого-педагогической и научно-методической литературы;
структурно-логический анализ учебно-методического и программного обеспечения образовательного процесса;
дидактическое моделирование процесса формирования понятий;
педагогический эксперимент;
статистический анализ результатов педагогического эксперимента.
Логика исследования включала следующие этапы:
Изучение проблемы развития теоретического мышления школьников в процессе обучения.
Обоснование цели исследования и выдвижение гипотезы.
Разработка дидактической модели развития теоретического мышления обучающихся в процессе формирования фундаментальных физических понятий.
Разработка методики, направленной на развитие теоретического мышления обучающихся в процессе формирования понятия "электромагнитное поле".
Организация и проведение педагогического эксперимента.
Количественный и качественный анализ результатов педагогического эксперимента.
Научная новизна исследования заключается в разработке структурно-функционального подхода к развитию теоретического мышления старшеклассников, обеспечивающего эффективность обучения на основе исследования школьниками процесса формирования фундаментального физического понятия "электромагнитное поле" способами теоретического познания (аналитическим, рефлексивным и синтетическим).
Теоретическая значимость работы состоит в следующем:
разработан и научно обоснован структурно-функциональный подход к развитию теоретического мышления обучающихся и предложены принципы его реализации;
определены и обоснованы этапы развития структурного и функционального компонента теоретического мышления старшеклассников в процессе формирования понятий;
выделены уровни сформированности компонентов учебной деятельности, обеспечивающие эффективное развитие теоретического мышления школьников в процессе формирования понятий;
предложена дидактическая модель формирования понятия "электромагнитное поле", построенная на принципах гносеологии, формальнологической теории понятий и требований дидактики;
определены и обоснованы этапы совместной деятельности учащихся и учителя по исследованию процесса формирования понятия "электромагнитное поле" способами теоретического познания (аналитическим, рефлексивным и синтетическим).
Практическая значимость диссертационного исследования заключается в следующем:
результаты исследования доведены до уровня конкретных разработок по формированию понятия электромагнитного поля на основе принципа сквозного дуалистического подхода к изучению электрического и магнитного поля, по применению учебного физического эксперимента, поэтапно раскрывающего свойства электрического и магнитного поля в их дуалистическом единстве;
разработаны дидактические материалы по организации исследования обучающимися процесса формирования понятия электромагнитного поля с использованием ориентировочной основы учебной деятельности третьего типа -дидактической карты "Процесс формирования понятия".
Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялось в
средних общеобразовательных школах № 6, 7, 66, 67, 68 г. Екатеринбурга. Основные положения диссертации обсуждались на Международных научно-методических конференциях "Проблемы физического эксперимента" в г. Глазове (1997 г.), "Проблемы формирования теоретических обобщений и вариативных технологий обучения физике" в г. Москве (1999 г.), "Новые технологии в преподавании физики: школа и вуз" в г. Москве (2000 г.); на республиканских научно-практических конференциях "Проблемы физического эксперимента" в г. Глазове (1999 г., 2000 г.), "Практика обучения физике как творчество" в г. Кирове (1998 г.), "Взаимосвязь системы научных знаний и методов преподавания физики" в г. Москве (1998 г.), "Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и вузов" в г. Челябинске (2000 г.), "Повышение эффективности подготовки учителей физики, информатики, технологии в условиях новой образовательной парадигмы" в г. Екатеринбурге (2001 г.); на заседаниях кафедры методики преподавания физики и технических средств обучения Уральского государственного педагогического университета (1996 г., 1999 г., 2000 г., 2001 г.); на заседаниях методического объединения учителей физики Орджоникидзевского района г. Екатеринбурга (1996 г., 1999 г., 2000 г.).
Положения, выносимые на защиту:
Применение структурно-функционального подхода в процессе формирования фундаментальных физических понятий является необходимым условием эффективного развития теоретического мышления обучающихся.
Дидактическая модель процесса формирования понятия "электромагнитное поле" служит основой для реализации структурно-функционального подхода к развитию теоретического мышления обучающихся.
Осуществление сквозного дуалистического подхода к конструированию содержания темы "Электромагнитное поле" на основе классической теории электродинамики Д.К.Максвелла приводит к более глубокому усвоению обучаемыми понятия электромагнитного поля.
Исследование старшеклассниками процесса формирования фундаментальных физических понятий способами теоретического познания (аналитическим, рефлексивным, синтетическим) повышает уровень развития теоретического мышления обучающихся.
Применение дидактической карты "Процесс формирования понятия" как ориентировочной основы учебной деятельности третьего типа обеспечивает успешную организацию исследования школьниками процесса формирования понятия "электромагнитное поле".
Методологический и психолого-педагогический аспект развития теоретического мышления
Методологический и психолого-педагогический аспект развития теоретического мышления, направленного на раскрытие существенных взаимосвязей объективной реальности, достаточно полно раскрыт в научных трудах философов и психологов.
Методологический аспект теоретического мышления исследуется на основе закономерностей диалектического познания в работах Г.В.Ф.Гегеля, ЭВ.Ильенкова, В. А. Лекторского, М.К.Мамардашвили, А.И.Ракитова, В.С.Степина, В.С.Швырева, В.А.Штоффа и др. [24,25, 51, 91, 99, 131,178, 184].
Теоретическое мышление, отражая познаваемый объект со стороны необходимых для его существования внутренних связей и отношений с другими объектами, представляет собой, как пишет В.А.Штофф, "сложную систему причинных, закономерных, структурно-функциональных и генетических отношений" [184, с.250].
Обнаружение скрытого от непосредственного наблюдения содержательного единства существенных взаимосвязей невозможно путем сравнения воспринимаемых свойств познаваемых объектов, здесь требуется содержательный анализ. "Анализ, как первый этап теоретического мышления, - отмечает Э.В.Ильенков, - направлен на выделение законов существования исследуемых объектов. Последующее движение мысли человека от абстрактного определения к конкретному разнообразию явлений, формируя содержательное знание на основе исторического и логического подхода к синтезу всеобщего, особенного и единичного и образует теоретическое мышление" [51, с. 114].
Теоретическое мышление позволяет квалифицировать его как разумное мышление, в ходе которого человек исследует природу абстрактных определений, оперируя ими в соответствии с этой природой, и согласно Гегелю [25] оно направлено не только на противостоящий ему объект, но и на свои средства и способы. Теоретическое мышление предполагает в ходе своего развития акты самопознания и самоотражения человеком своей мыслительной деятельности через анализ и рефлексию. Как отмечает В.С.Швырев, "источником содержательности теоретического знания является интенсивность деятельности мышления по дифференциации, конкретизации самих "определений мысли", т.е. интенсивность рефлексивной деятельности мышления" [178, с.268].
В методологических исследованиях В.С.Швырева, В.А.Лекторского, А.И.Ракитова, В.С.Степина [91, 131, 149, 178] отмечается, что для перехода к теоретическому отражению действительности необходимо раскрытие и выражение опосредованного бытия вещей в символах, являющихся средствами идеализации материальных объектов, преобразуемых в мысленном эксперименте. Исследование структуры и содержания мысленного эксперимента позволило В.С.Библеру выделить его следующие основные особенности: 1) предмет познания мысленно перемещается в такие условия, в которых его сущность может раскрыться с особой определенностью; 2) этот предмет становится объектом последующих трансформаций; 3) в мысленном эксперименте формируется также система связей, в которые помещается этот предмет. Построение мысленного предмета осуществляется через абстрагирование свойств реального предмета, позволяющее проводить его дальнейшее изучение [7].
В качестве указанной предметности выступают особые теоретические объекты, которые строятся путем мысленного видоизменения наблюдаемых свойств и отношений, чтобы изучать познаваемые явления в «чистом» виде. При этом изолируется влияние случайных обстоятельств, маскирующих природу исследуемых явлений. Познаваемый объект замещается системой абстракций, которые выступают идеализированным объектом.
Одним из наиболее важных видов идеализированных объектов является модель. Она представляет собой, по определению В.А.Штоффа, "систему, которая с той или иной степенью сходства воспроизводит другую систему (оригинал) и замещает ее в познавательном процессе так, что изучение модели позволяет получить информацию о воспроизводимой и отражаемой системе (оригинале)" [183, с.235]. Модели могут быть вещественными (пространственно-материальными) и мысленными (графическими и знаковыми). Мысленные модели в процессе познания существенных отношений объектов выполняют функции упрощения, идеализации, отображения и замещения.
Определяя значение символических и знаковых систем в процессе познания, М.К.Мамардашвили пишет, что благодаря этим средствам происходит "отделение человеком от себя определенной формы субъективной деятельности и внесение ее во вне в качестве вещественного объекта и вещественных условий интеллектуального труда" [99, с. 17]. Теоретическое мышление означает прежде всего создание специфических научных объектов (специфической предметности) и включение их в процесс мышления [99, с. 18-19].
Дидактическая модель развития теоретического мышления обучающихся в процессе формирования понятия электромагнитного поля
Успешное изучение электродинамики, занимающей центральное место в курсе физики 10-11 класса, во многом определяется глубиной осмысления понятия "электромагнитное поле". Понимание сущности электромагнитных явлений, имеющих огромное значение в эволюции Вселенной, неизбежно находит свое отражение в адекватном принятии современной физической картины мира. Одним из возможных вариантов создания в сознании обучающихся целостного представления о едином электромагнитном поле является системно-дифференциальное раскрытие его диалектико-дуалистических свойств. Генетическое единство электрического заряда, электрического поля и магнитного поля, отражающего взаимосвязь вещественной и полевой формы материи, предопределяет необходимость построения его изучения по структурно-логической схеме:
электромагнитное поле
свойства электромагнитного поля
взаимодействие электромагнитного поля с веществом.
Анализ методологической основой конструирования процесса изучения фундаментального физического понятия "электромагнитное поле", представленный в научно-методических работах Л.И.Анциферова, Л.М.Артюшкиной, Л.А.Бордонской, Л.И.Вишневского, В.И.Данильчука, С.Е.Каменецкого,
И.Г.Пустильника и др. [3, 4, 9, 37, 58, 111, 165, 176] выявил следующие пути познания электромагнитных взаимодействий:
1) электрическое поле — взаимодействие электрического поля с веществом - магнитное поле — взаимодействие магнитного поля с веществом —» электромагнитное поле;
2) электрическое поле - магнитное поле - электромагнитное поле — взаимодействие электрического поля с веществом — взаимодействие магнитного поля с веществом;
3) электромагнитное поле - электрическое поле -» магнитное поле — взаимодействие электрического поля с веществом — взаимодействие магнитного поля с веществом -» электромагнитное поле;
4) электрическое поле и магнитное поле — электромагнитное поле;
5) электромагнитное поле - электрическое поле — магнитное поле — электромагнитное поле — взаимодействие электрического поля с веществом — взаимодействие магнитного поля с веществом.
Синтез представленных выше подходов к формированию понятия электромагнитное поле позволяет составить дидактическую модель развития теоретического мышления обучающихся в процессе формирования понятия электромагнитного поля по требуемой схеме. Отличительной особенностью предлагаемой нами методики является - реализация сквозного дуалистического подхода к раскрытию сущности электромагнитных связей от первоначального введения понятия "электромагнитное поле" до изучения механизма его взаимодействия с веществом.
Развитие теоретического мышления обучающихся в процессе формирования понятия "электромагнитное поле" включает две фазы: "Формирование понятия электромагнитного поля" и "Исследование процесса формирования понятия электромагнитного поля".
Первая фаза "Формирование понятия электромагнитного поля представлена разработанной Т.Н.Шамало [173] дидактической моделью процесса формирования понятия и состоит из четырех этапов:
/ этап. Введение понятия электромагнитного поля (опыт Эрстеда и Фарадея - теория дально - и близкодействия - определение понятий электромагнитное поле и электрический заряд).
II этап. Раскрытие содержания понятия электромагнитного о поля в процессе изучения классической теории электродинамики (закон Кулона и Ам пера — принцип суперпозиции -» обобщенная сила Лоренца - векторные ха рактеристики электрической и магнитной составляющей электромагнитного поля — скалярные характеристики электрической и магнитной составляющей электромагнитного поля — диэлектрическая и магнитная проницаемость веще ства). III этап. Объяснение электромагнитных явлении на основе классической теории электродинамики (движение заряженной частицы в стационарном электромагнитном поле, работа электромагнитного поля).
IV этап. Определение принципов классической теории электродинамики с позиции целостного подхода (качественная интерпретация свойств электромагнитного поля на основе уравнений Максвелла).
Диагностика развития теоретического мышления обучающихся в процессе формирования понятий
Методологической основой диагностики развития теоретического мышления обучающихся в процессе формирования понятия мы рассматриваем научно-методические работы А.А.Боброва, С.Е.Каменецкого, Э.Д.Корж, В.П.Орехова, Д.И.Пеннера, А.А.Пинского, В.Г.Разумовского, В.И.Решановой, А.В.Усовой и др. [7, 57, 65, 122, 124, 130, 133, 161], посвященные исследованию проблем формирования понятий, формирования обобщенных умений, развития мышления, решение задач.
Для проведения качественного анализа развития теоретического мышления обучающихся в процессе формирования понятия мы используем уровневую классификацию сформированности понятия и сформированности умения применять понятие при решении задач. Для исследования закономерности развития теоретического мышления обучающихся в процессе формирования понятия методами математической статистики мы использовали такие показатели как полнота сформированности понятия и полнота сформированности умения применять понятие при решении задач.
Критерием развития структурного компонента теоретического мышления мы принимаем уровень сформированности понятия, а критерием развития функционального компонента теоретического мышления - уровень сформированности умения применять понятие при решении задач. Рассматривая развитие структурного компонента теоретического мышления в пределах одной темы, мы используем характеристики первых трех уровней сформированности понятия в классификации, предложенной А.В.Усовой [158, 159, 160] (таблица 8).
Для диагностики первого, второго, третьего уровня развития структурного компонента теоретического мышления обучающимся предлагаются разноуровневые дидактические задание. Опираясь на результаты научно-методических исследований Д.И.Пеннера и Э.Д.Корж по проблеме развития мышления [122], мы считаем, что одним из наиболее оптимальных вариантов для диагностики развития структурного компонента теоретического мышления обучающихся являются задания с выбором ответа, которые позволяют сравнивать элементы понятия, раскрывая его существенные и несущественные взаимосвязи.
Рассматривая развитие функционального компонента теоретического мышления также в пределах одной темы, мы используем характеристики первых трех уровней сформированности умения решать задачи в классификации, предложенной А.В.Усовой и А.А.Бобровым [161] (таблица 9). Для диагностики первого, второго, третьего уровня развития функционального компонента теоретического мышления обучающимся предлагаются дидактические задания, выполнение которых требует проведения пооперационного анализа содержания учебной задачи. Опираясь на результаты научно-методических исследований А.А.Боброва, С.Е.Каменецкого, В.П.Орехова, А.В.Усовой, А.А.Пинского, В.Г.Разумовского [57, 124, 130, 161], мы выделяем восемь операций, наиболее наглядно характеризующих теоретическое мышление обучающихся в процессе решения задач: 1) формулировка содержания задачи в общем виде; 2) кодировка начальных данных; 3) построение графической модели физического явления; 4) определение закономерности физического явления; 5) определение искомой физической величины; 6) проверка единиц измерения; 7) вычисление искомой величины; 8) проверка истинности числового значения искомой величины.
Похожие диссертации на Развитие теоретического мышления старшеклассников в процессе формирования понятия электромагнитного поля в курсе физики средней школы
