Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теория и практика применения исследовательских заданий при обучении физике
1.1 Школьный курс физики в системе общего среднего образования. 11
1.2 Теоретические основы формирования исследовательской деятельности при обучении физике. 17
1.3 Формы и методы естественнонаучного познания. 22
1.4 Основные мыслительные операции. 24
1.5 Индивидуализация обучения как психолого-педагогичёская проблема. 28
1.6 Модель творческого процесса и стили индивидуальности 34
1.7 Развитие методов обучения, включающих исследовательскую деятельность учащихся.40
1.8 Недостатки общеобразовательной подготовки учащихся по физике, их причины и возможности устранения. 47
1.9 Модель организации самостоятельной исследовательской деятельности (СИД) 52
1.10 Принципы функционирования системы самостоятельных исследовательских заданий. 56
Итоги главы І. 6І
Глава 2. Методика индивидуализации обучения физике учащихся основной школы при использовании самостоятельных исследовательских заданий
2.1 Классификация исследовательских задании по уровню сложности 62
2.2 Исследовательские задания и их связь с мыслительными операциями 72
2.3 Система организации самостоятельной исследовательской деятельности учащихся с учетом их индивидуальных особенностей 80
2.4 Примеры реализации разработанной методики 88
2.5 Самостоятельные исследовательские задания во внеурочной работе. І 02
2.6 Оценивание результатов обучения по предложенной методике. 109
Итоги главы 2. 112
Глава 3. Экспериментальная проверка предложенной методики обучения физике
3.1 Организация и проведение педагогического эксперимента 113
3.2 Результаты педагогического эксперимента І20
Итоги главы 3. 131
Заключение 132
Библиографический список использованной литературы 134
Приложения 147
- Школьный курс физики в системе общего среднего образования.
- Классификация исследовательских задании по уровню сложности
- Организация и проведение педагогического эксперимента
Введение к работе
Стратегической направленностью школы 21-го века согласно государственным документам (Закон «Об образовании» [46] и «Концепция модернизации российского образования на период до 2010 года» [59]) и концептуальным положениям исследований ученых РАО (П.Р. Атутов [7], Ю.И. Дик [39], B.C. Леднев [76], В.А. Поляков [113], В.Г. Разумовский [123], И.А. Сасова [136] и др.) становится подготовка ученика, обладающего опытом творческой деятельности, а также способного осмысленно, творчески и продуктивно реализовать знания в практике. Иными словами, среди важнейших задач, стоящих сегодня перед школой, следует назвать активизацию творческой познавательной деятельности, развитие теоретических и практических умений, овладение школьниками основами естественнонаучного мировоззрения.
Разработке и решению данных задач посвящены фундаментальные
исследования психологов (Л.С. Выготский [24], Н.А. Менчйнская [87], С.Л.
Рубинштейн [130], Н.Ф. Талызина [151] и др.) и методистов (Ю.А. Коварский
[60], Н.Г. Мартынюк [83], В.В. Мултановский [93], В.Г. Разумовский [124], Е.А.
Румбешта [135] и др.). В данных исследованиях показано, что учебно*
познавательная деятельность, одной из форм которой являются
самостоятельные исследования, играет важную роль в развитии учащегося.
Одним из главных факторов обучения и воспитания выступает организация
учебно-познавательной Деятельности на уровне, соответствующем
интеллектуальным и творческим возможностям ученика. Поэтому все большее значение приобретает обучение не только конкретным знаниям, но и обобщенным интеллектуальным, коммуникативным, исследовательским умениям, которые могут пригодиться школьнику в будущем.
Физика как учебный предмет обладает объективными возможностями не только для развития общих исследовательских возможностей» но и для становления и развития личности ученика при систематическом его включении в различные соответствующие возрасту виды познавательной деятельности в учебном процессе (Р.И. Малафеев [82], А.В. Усова [155]). Исходя из специфики
5 физики как опытной науки, выявлена взаимосвязь повышения продуктивности и гибкости мышления школьников с постановкой исследовательских заданий экспериментального характера (Н.К. Гладышева, И.И. Нурминский [28]). Обоснованы пути использования исследовательского метода обучения» а также Целесообразность ознакомления учащегося с формами естественнонаучного знания, методами и приемами исследования (В.Г. Разумовский [120,121]). При этом значительная роль отводится основной школе (А.А. Пинский [106]). Таким образом, на современном этапе развития школьного физического образования большое внимание уделяется применению исследовательского метода при обучении физике, повышению роли физического эксперимента, использованию методов естественнонаучного познания. Все это предполагает йндивйдуаЛйзадйю, выражающую общую направленность Обучения на интеллектуально-личностное развитие каждого учащегося, на более полную самореализацию ученика в познавательной деятельности.
Исследованию проблемы индивидуализации обучения посвящены работы педагогов и методистов П.ГІ. Блонского [13], Ґ.И. Китайгородской [56], А.А. Кирсанова [55], Н.С. Пурышевой [117], Е.С. Рабунского [118], В.Б. Рукмана [132]^ И.Е. Унт [154] и др.; психологов Л.С. Выготского [24], П.Я. Гальперина [25], В.А. Крутецкого [73], А.Н. Леонтьева [78], С.Л. Рубинштейна [131] и др.
Одним из средств активизации самостоятельной познавательной деятельности является использование исследовательского метода обучения. Различные аспекты данной проблемы, в том числе проблема развития познавательной активности и самостоятельности школьника, рассматриваются в работах методистов (В.И. Андреев [6], М.Г. Беккер [9], А.Я. Герд [26], Б.Е. Райков [127]5 ВТ, Разумовский [125]* А;В, Усова [155] и щ>.) и дидактов (М.Н, Скаткин [146], П.И. Пидкасистый [105] и др.).
Анализ современных тенденций теории и практики обучения физике в основной школе позволяет сделать вывод о существовании следующих противоречий и проблем. Во-первых, формы работы на уроках физики не всегда способствуют созданию условий, необходимых для самореализации
личности ученика. Во-вторых, объективные и субъективные трудности выявления индивидуальных особенностей учащихся и разработки методики обучения, связанные с реализацией личностно-ориентированного подхода. В-третьих, резкое снижение оснащенности физического кабинета. Таким образом, современные тенденции развития физического образования, которые связаны с индивидуализацией процесса обучения и активизацией самостоятельной познавательной деятельности учащихся, вступают в противоречие с условиями их реализации в практике массовой школы. Методика организации самостоятельных исследований учащихся основной школы остается в ряде аспектов недостаточно разработанной. Это определяет актуальность данной темы исследования «Самостоятельные исследования учащихся По физике как средство индивидуализации обучения в Основной школе».
Проблема исследования состоит в разрешении противоречия между необходимостью реализации индивидуального подхода при обучении физике в основной школе и недостаточной разработанностью методики проведения самостоятельных исследований учащихся основной школы.
Цель исследования состоит в разработке методики проведения самостоятельных исследований учащихся с целью индивидуализации обучения физике в основной школе.
Объект исследования: процесс обучения физике в основной школе.
Предмет исследования: самостоятельные исследования учащихся как средство индивидуализации обучения физике в основной школе.
Гипотеза исследования: Если разработать модель организации самостоятельной исследовательской деятельности с учетом индивидуальных особенностей школьников и методику проведения самостоятельных исследований, то это будет способствовать формированию положительной мотивации и интеллектуально-личностному развитию учащихся, расширит сферу их самореализации в процессе самостоятельной исследовательской деятельности.
7 Задачи исследования:
Разработать модель организации самостоятельной исследовательской деятельности, учитывающей индивидуальные особенности школьников.
Выявить уровни развития самостоятельной исследовательской деятельности в учебном процессе, направленном на формирование исследовательских умений с учетом интеллектуально-личностных особенностей учащихся.
Разработать методику проведения самостоятельных исследований учащихся, обеспечивающую индивидуализацию обучения в основной школе.
Экспериментально проверить разработанную методику обучения.
Методологическую основу исследования составили: концепция деятельностного подхода (А.Н. Леонтьев [79], С.Л. Рубинштейн [130]); теоретические основы формирования и развития общих учебных умений (Д.Н. Богоявленский [15], И.Я. Ленина [74], Н.А. Менчинская [87], А.В. Усова [155]); концепция личностно ориентированного подхода к обучению (В.И. Данильчук [36], В.В. Сериков [145], И.С. Якиманская [175]); концепция проблемно-эвристического обучения (В.И. Андреев [6], Р.И. Малафеев [82], М.И. Махмутов [85], И.Я. Лернер [80], М.Н. Скаткин [81], А.В. Хуторской [164]); модель интеллекта и ее использование при обучении физике (Дж. Гилфорд [177], Р.К.Колева [64], В.Г. Разумовский [126]); теория содержания образования (Ю.И. Дик [39], ВВ. Краевский [69], B.C. Леднев [76], И.Я. Лернер [81], М.Н. Скаткин [71]); психологические модели личности (Г.А. Берулава [11],И.Н. Семенов [143]).
Методы исследования. В ходе исследования использовались теоретические и эмпирические методы. Теоретические методы исследования включали анализ философской, психологической и педагогической литературы по проблеме исследования, а также анализ и обобщение передового педагогического опыта по проблеме развития творческих способностей учащихся и применения исследовательских приемов при обучении физике. Эмпирические методы исследования включали наблюдение уроков,
8 анкетирование и тестирование учащихся, анкетирование учителей, педагогический эксперимент.
Основные этапы исследования.
На первом этапе (1995 - 97гг.) использование теоретических методов позволило определить основные направления исследовательской работы, был также проведен поисковый эксперимент, в ходе которого выявлены основные характеристики и уровни развития самостоятельной исследовательской деятельности учащихся.
На втором этапе (1998 - 2000гг.) происходила апробация дидактических средств, осуществлялась организация и управление познавательной исследовательской деятельностью при выполнении самостоятельных Исследовательских заданий, проводился анализ полученных результатов первого этапа.
На третьем этапе (2001 - 2003гг.) проводилось обучение физике согласно разработанной методике, анализировались полученные результаты педагогического эксперимента, уточнялись и оформлялись основные положения диссертационного исследования, выносимые на защиту.
Научная новизна исследования состоит в том, что:
предложена и обоснована модель организации самостоятельной
исследовательской деятельности, включающая в качестве оснований структуру личности, формы и методы естественнонаучного познания, содержание и логику изучения курса физики, а также принципы управления процессом обучения; в составе каждого основания выделены три элемента; выявлены уровни сформированности у школьников исследовательских умений, которые получили условные названия «наблюдение», «измерение» и «эксперимент»; для каждого их этих уровней указаны соответствующие теоретические, практические и организационные умения;
разработана методика использования исследовательских заданий, которая расширяет содержательные и процессуальные возможности реализации личностно-ориентированного подхода при обучении физике учащихся
9 основной школы; она включает учет индивидуальных особенностей учащихся, позитивную направленность оценки деятельности учащихся в рейтинговой форме, выбор учеником темы и уровня сложности исследовательского задания, взаимосвязанность самостоятельной исследовательской деятельности на урочных и внеурочных занятиях, использование различных форм представления результатов самостоятельных исследовательских заданий.
Теоретическая значимость исследования:
обоснованы структура и основания организации самостоятельной исследовательской деятельности как одного из способов реализации личностно-ориентированного подхода при обучении физике;
предложена уровневая система самостоятельных исследовательских заданий, основанная на распространенных логических операциях с учетом индивидуальных особенностей учащихся.
Практическая значимость исследования состоит в разработке учебного пособия для учащихся, содержащего самостоятельные исследовательские задания и методические рекомендации по их использованию для индивидуализации обучения физике учащихся основной школы. Разработанная методика внедрена в практику школ Верхневилюйского улуса (№1, №2, ВВОШ, Верхневилюйская гимназия), получила поддержку учителей физики и опробована в ряде школ Вилюйского региона Республики Саха (Якутия).
Обоснованность и достоверность результатов и выводов исследования обеспечены:
внутренней непротиворечивостью полученных результатов и соответствием их теоретическим положениям исследования;
выбором методов исследования, адекватных поставленным задачам;
репрезентативностью выборки экспериментальных и контрольных классов, а также применением общепринятых статистических методов обработки данных педагогического эксперимента.
10 На защиту выносятся следующие положения:
1) модель организации самостоятельной исследовательской деятельности,
включающая в качестве оснований структуру личности, формы и методы
естественнонаучного познания, содержание и логику изучения курса физики, а
также принципы управления процессом обучения;
2) уровни развития самостоятельной исследовательской деятельности учащихся
при обучении физике с использованием системы исследовательских заданий;
3) методика обучения физике в основной школе с использованием
самостоятельных исследовательских заданий, способствующая
интеллектуально-личностному развитию ученика, стимулирующая
положительную мотивацию к изучению физики, обеспечивающая повышение
качества знаний и сформированность практических умений учащихся в
основной школе.
Апробация результатов исследования осуществлялась в процессе обучения физике в школах Республики Саха (Якутия), а также проводилась в виде докладов и выступлений на научно-практических конференциях, на семинарах методических объединений учителей физики школ Республики Саха (Якутия), на заседаниях лаборатории обучения физике и конференциях молодых ученых ИОСО РАО (2000-2003 гг.).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и пяти приложений. Список литературы включает 178 источника. Общий объем диссертации с приложениями составляет 167 страниц.
Школьный курс физики в системе общего среднего образования.
Физика является единой по сути и по строению наукой со своими основными методологическими принципами: простота, сохранение, относительность, математизация и др. Они выступают как важнейшие факторы и при выборе среди конкурирующих физических теорий и при создании новых теорий, объясняющих окружающий нас мир. Другими словами, эти методологические принципы являются принципами выбора и генезиса новых физических подходов теоретического и эмпирического описания объективно существующей вокруг нас реальности. Все они составляют совокупность системообразующих элементов, обеспечивая три методологических уровня: системность, внутреннее развитие и общность теоретических знаний по физике (Р.Ю. Волковысский [23], С. А. Шапоринский [167]). Использование методологических основ при обучении физики дает учащимся возможность овладеть методами научного познания мира, формирует естественнонаучное мировоззрение, активизирует познавательную деятельность.
В теоретической разработке проблемы содержания образования, определении его педагогических оснований, критериев и принципов отбора основополагающими являются работы В.В. Краевского [69], И.Я. Лернера [70], М.Н. Скаткина [81], B.C. Леднева [76], Л.Я. Зориной [43] и др. В методике преподавания физики проблеме содержания физического образования посвящены работы В.Г. Разумовского [121], В.В. Мултановского [93], СЕ. Каменецкого [52], Н.С. Пурышевой [117], Н.К. Гладышевой [27] и др. Теоретическое обоснование проблемы содержания школьного физического образования, отбор учебного материала и его структурирование приводится в работе Ю.И.Дика [39] и др. Проведем краткий обзор данных исследований.
В.В. Краевский [69] выделяет три концепции содержания образования. Первая концепция трактует содержание образования как педагогически адаптированные основы наук, ориентированные на приобщение школьников к науке и на использование ими полученных знаний. В данной концепции доминирует сциентистское (абсолютирующее роль научного знания) отношение к содержанию образования. Согласно второй концепции содержание образования рассматривается как совокупность знаний, умений и навыков, которые должны быть сформированы у учащихся. В этих условиях остается вне поля зрения проблема развития личности учащегося, связанная с формированием творческой и самостоятельной личности выпускника школы. Третья концепция, учитывающие современные требования общества к школе, рассматривает содержание образования как «педагогически адаптированный социальный опыт человечества... тождественный по своей структуре (разумеется, не по объему) человеческой культуре во всей ее структурной полноте» [69,с.Ю].
Отправными точками при анализе содержания образования являются цели образования и источники содержания образования. На современном этапе цели образования определяют общее направление всей системы образования, направлены на формирование и всестороннее развитие творческой, активной личности учащегося (Н.Ф. Талызина [151]; В.В. Краевский, М.Н. Скаткин [71]; B.C. Леднев [75] и др.). В.С Леднев [75] формулирует следующие социально-личностные цели современного образования: развитие функциональных механизмов психики; усвоение личностью ученика опыта предыдущих поколений; формирование обобщенных типологических свойств личности; развитие положительных свойств личности - способностей, интересов, склонностей.
В наиболее общем виде цель образования заключается в том, чтобы «... заложить основы интеллектуальной, нравственной личности, обладающей широкими духовными потребностями, готовностью к реализации основных социальных функций, ... способствовать самовоспитанию, самообразованию и саморазвитию учащихся, объективной оценке ими социальных притязаний...» [43]. Исходя из этого, И.К. Журавлев, Л.Я. Зорина, И.Я. Лернер [43] трактуют понятие содержания образования как иерархическую педагогическую модель социального заказа, обращенного к школе. Эта модель состоит из пяти уровней. На высшем уровне общетеоретических представлений содержание образования фиксируется в виде обобщенного системного знания о составе, элементах, структуре и функциях социального опыта, передаваемого школьникам. На уровне учебного предмета уточняются представления об отдельных частях содержания, связанных со специфическими функциями учебного предмета и соотносимых с общим теоретическим представлением. На третьем уровне (уровень учебного материала) отбираются и отражаются в виде учебников, пособий, методических рекомендаций конкретные элементы содержания, подлежащие усвоению учащимися (знания, умения, навыки, деятельностные установки, оценочные суждения и пр.). Эти три уровня относятся к так называемому проектируемому содержанию, которое еще не реализовано в действительности. Реализация данных установок происходит во время совместной деятельности учителя и ученика (четвертый уровень), а также тогда, когда содержание предмета становится достоянием отдельного ученика, частью структуры его личности (пятый уровень).
Источниками отбора элементов содержания образования являются социальный опыт, теория деятельности, технологии обучения. В.В. Краевский выделяет следующие составляющие социального опыта: а) уже добытые обществом знания о природе, обществе, способах деятельности; б) опыт осуществления известных способов деятельности, который воплощается в умениях и навыках личности, усвоившей этот опыт; в) опыт творческой, поисковой деятельности по решению новых проблем; г) опыт отношения к миру. В соответствии с этим содержание образования представляется в виде четырех основных структур: опыта познавательной деятельности, фиксированной в форме ее результатов - знаний; опыта репродуктивной деятельности, фиксированной в форме способов ее осуществления - умений и навыков; опыта творческой деятельности, фиксированного в форме проблемных ситуаций, исследовательских заданий и др.; опыта осуществления эмоционально-ценностных отношений [69, с. 15].
Классификация исследовательских задании по уровню сложности
В число используемых нами самостоятельных исследовательских заданий были включены такие задания, которые в своей совокупности охватывают различные стили индивидуальности учащихся и весь арсенал мыслительных операций.
Содержание заданий определяются, прежде всего, обязательным минимумом содержания курса физики и требованиями к уровню подготовки выпускников основной школы [34]. По сути дела эти два документа представляют собой два блока современной дидактической модели предмета физика: содержательный, включающий основные предметные знания, и процессуальный, указывающий те способы деятельности, которыми должны овладеть учащиеся (см. табл. 11).
Согласно этой модели на первом уровне находятся два элемента: наблюдение 1А и наблюдение 1В. На уровне 2 - три элемента: измерение 2А, измерение 2В и измерение 2С. На третьем уровне - два элемента: эксперимент ЗВ и эксперимент ЗС.
При выполнении самостоятельных исследовательских заданий учащимся рекомендуется воспользоваться алгоритмами описания соответствующей деятельности. Примерные алгоритмы самостоятельной исследовательской деятельности учащихся основной школы на основе предложенной двумерной модели описаны ниже.
1) Первый элемент на первом уровне - наблюдение 1А («прямое наблюдение»). Школьник впервые знакомится с физическими величинами и их математическими обозначениями: длина, время, масса. Следует заметить, что в обычной школьной практике учащиеся сразу начинают измерять. При таком подходе, как правило, происходит не сопоставление физической величины и единицы ее измерения, а как бы «слияние» физической величины и единицы ее измерения. Необходимо некоторое время для уяснения учеником того, что «физическая величина» и «единица измерения этой величины» - разные понятия. На первой ступени совершаются переходы от наблюдения 1А к наблюдению 1В и обратно.
В результате знакомства с физическими величинами (длина, масса, время) учащиеся должны называть, давать определения, писать обозначения, единицы измерения, способы измерения физических величин. Приведем примерный ответ для физической величины «время». Ученик называет величину - время, дает определение времени, пишет обозначение «t, Т», называет единицы измерения времени - секунда, минута, час и т.д., показывает способы измерения интервалов времени при помощи часов. Одновременно учащиеся проводят свои первые наблюдения по схеме:
1. цель наблюдение /наблюдение падения тел разных масс/
2. объект наблюдения /процесс падения тел разных масс/
3. условия наблюдения /домашние условия/
4. проведение наблюдения/падение одновременно тел разных масс/
5. формулировка выводов / сделайте вывод о времени падения тел разных масс/ 2) Наблюдение 1В (первый уровень)
После усвоения первого уровня самостоятельной исследовательской деятельности, которая представляет лишь начальный этап, ученики приступают простейшим измерениям. Приведем пример измерения длины тела, который приведен в таблице 17.
Задания для самоконтроля алгоритма "Измерение 2А"
1. Выделите величину, которую надо измерить.
2. Опишите последовательные этапы измерения.
3. Изобразите необходимые приборы и оборудование.
4. Запишите результаты измерений в виде таблицы.
5. Определите погрешность измерений. 4). Измерение 2В (второй уровень)
Организация и проведение педагогического эксперимента
В соответствии с основными идеями исследования был запланирован и проведен педагогический эксперимент, результаты которого были использованы для решения следующих задач: -изучить состояние использования различных форм организации исследовательской деятельности учащихся при обучении физике в основной школе;
-отработать диагностику выявления индивидуальных особенностей учащихся; -оценить эффективность предлагаемой методической системы обучения физике в основной школе.
Планирование и проведение педагогического эксперимента происходило по общепринятой схеме. Мы выделили три этапа проведения педагогического эксперимента.
На первом этапе проводился зондирующий эксперимент с целью выяснения состояния использования различных форм организации обучения физике в основной школе. Второй этап включал формирующий (констатирующий) эксперимент по внедрению в практику работы Верхневилюйской республиканской гимназии им. М.А. Алексеева (Республика Саха - Якутия) приемов, форм и методов обучения, разработанных в процессе исследования для повышения уровня развития исследовательских умений учащихся 7-9 классов основной школы. На третьем этапе был проведен обучающий эксперимент для оценки эффективности разработанной нами методики обучения физике. Полученные в ходе этого этапа результаты были обработаны с использованием методов математической статистики, которые применительно к педагогическим исследованиям предложены в работах М.И. Грабаря [29].
На первом этапе (1995-97 гг.) в ходе зондирующего эксперимента были определены основные параметры оценки самостоятельной исследовательской деятельности учащихся: уровень овладения знаниями и умениями, уровень самостоятельности и мотивация к изучению физики. В эксперименте участвовало около 250 учащихся - ученики различных школ Верхневилюйского улуса Республики Саха (Якутия), а также учителя этих школ. Он осуществлялся в двух вариантах: в стандартных школьных условиях и во время летних лагерей общества «Джогур». В ходе этого этапа проверялись и отбирались способы диагностики познавательных интересов учащихся среднего звена (6-8 классы), использовались различные виды творческих проектов и уточнялись организационные формы их проведения.
Проведенная на этом этапе педагогического эксперимента работа позволила получить достаточно полное представление об учителях и учащихся тех школ, в которых проводился эксперимент (42 учителя физики группы Вилюйских улусов Республики Саха (Якутия), более 200 учащихся основной и средней школы). При этом использовались следующие методы:
- анкетирование и беседы с учителями;
- анкетирование учащихся различных школ;
- наблюдение за деятельностью учителей и учащихся на уроках;
- изучение опыта работы по организации самостоятельной исследовательской деятельности учащихся на уроке и во внеурочной деятельности.
Наблюдения за работой учителя позволили получить ответы на следующие вопросы:
1) какие формы обучения учащихся предпочитает использовать учитель (индивидуальную, групповую, коллективную);
2) как осуществляется помощь учащимся (всем, группам, отдельным ученикам);
3) как осуществляется руководство процессом обучения (прямо, опосредованно, косвенно).
