Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ПРИМЕНЕНИЮ МЕТОДА ГИПОТЕЗЫ В ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 16
1.1 . Гипотеза и ее связь с методами научного познания 16
1.2.Роль метода гипотезы в исследовательской деятельности учащихся 28
1.3. Фундаментальные физические исследования - основа для конструирования системы заданий по обучению методу гипотезы 39
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ УЧАЩИХСЯ МЕТОДУ ГИПОТЕЗЫ 54
2.1. Обоснование содержательной модели деятельности по обучению учащихся методу гицотезы 54
2.2. Разработка заданий и конструирование исследовательских программ по обучению методу гипотезы 65
2.3. Организация обучения учащихся методу гипотезы на основе системы заданий ..80
2.4. Применение учащимися знаний о методе гипотезы при выполнении лабораторных работ физического практикума 100
ГЛАВА 3. ОРГАНИЗАЦИЯ И СОДЕРЖАНИЕ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА 114
3.1. Разработка заданий для определения уровней достижений учащихся в освоении метода гипотезы 114
3.2. Результаты педагогического эксперимента по теме исследования 124
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 142
БИБЛИОГРАФИЯ 146
ПРИЛОЖЕНИЯ 161
- Гипотеза и ее связь с методами научного познания
- Обоснование содержательной модели деятельности по обучению учащихся методу гицотезы
- Разработка заданий для определения уровней достижений учащихся в освоении метода гипотезы
Введение к работе
Актуальность исследования. Современный этап развития средней общеобразовательной школы связан с необходимостью решения проблемы повышения интеллектуального уровня, познавательного и творческого потенциала учащихся. Решение этой проблемы лежит в области постоянного совершенствования методов обучения, в частности, освоения методов научного познания, развития умений исследовательской деятельности. Нынешние школьники будут сталкиваться со становящимися и развивающимися областями науки. Перед ними постоянно будут возникать цели преобразования и развития, обусловленные необходимостью осуществления масштабных исследований в областях новых технологий, энергетики, техники, информатики, экологии. В этом случае наличие только предметных знаний окажется недостаточным и школьники сегодняшнего дня - будущие исследователи, будут испытывать потребность в прямом, непосредственном знании о деятельности по созданию знаний, о методах познания.
Одной из нерешенных проблем, вытекающей из рекомендаций стандарта физического образования к естественнонаучной грамотности выпускников средней школы, является проблема формирования у школьников умений «выдвигать гипотезы на основе фактов, наблюдений и опытов, планировать и осуществлять их экспериментальную проверку» (163, с.84-85). Ее решение лежит в области совмещения содержания и методов обучения, передачи и формирования научно-теоретического способа мышления учащихся.
Анализ методических работ показал, что существует постоянный и неослабевающий интерес исследователей к методу научного познания - методу гипотезы как одной из составляющих исследовательской деятельности. Этот интерес обусловлен, в первую очередь, необходимостью поиска путей введения учащихся в область деятельности, обеспечивающей связь метода и содержания физической теории.
С.И.Вавилов (14), выделил три основных метода построения теорий: методом модельных гипотез, методом принципов, методом математических гипотез.
Метод модельных гипотез основывается на наглядных образах и представлениях, возникающих в результате наблюдений, а также на аналогии. Эти образы и представления служат моделью для теории процессов, внутренняя сущность которых скрыта от обычного наблюдения и опыта. На основе метода модельных гипотез выросли классические теории теплоты, света и звука.
Метод принципов опирается на экстраполяцию опытных и теоретических данных, обобщение опытных данных. Закономерности, подмеченные опытным путем на ограниченной группе явлений, распространяются на более широкую группу явлений. Полученные индуктивным путем принципы находят математическое выражение и применяются для решения конкретных физических задач. Примерами такой экстраполяции являются законы сохранения энергии и импульса, принципы термодинамики, а также принципы относительности и постоянства скорости света. На таких принципах основана классическая термодинамика, специальная теория относительности.
Особенностью современных физических теорий является то, что при их построении применяется метод математической гипотезы. В основе этого метода лежит математическая экстраполяция. Этот метод позволяет в сжатом виде пройти стадию формирования первичных теоретических схем и законов, сразу отыскивая уравнения некоторой обширной предметной области. Затем на этой основе получаются, в качестве следствий, такие теоретические законы, которые характеризуют отдельные аспекты этой области. Примером математической гипотезы являются уравнения Максвелла, лежащие в основе электродинамики. Из современных теорий, созданных основе математической гипотезы, можно назвать квантовую электродинамику.
В работах В.И.Андреева (1), Д.В.Вилькеева (17), Н.М.Зверевой (61-63), Л.А.Ивановой (66), Н.Н.Ивановой (67,68), А.Н.Малинина (98,99) А.А.Пинского (122,123), В.Г.Разумовского (133,134), Л.П.Свиткова, (139,140), Н.П.Семыкина, В.А.Любичанковского (142), Л.С.Хижняковой (172,175) и др. отмечается необходимость введения учащихся в область познавательной деятельности, одной из составляющих которой является гипотеза. Причем, речь идет о том, чтобы учащиеся с уровня ознакомления с методом гипотезы выходили на уровень освоения и использования этого метода в собственной исследовательской деятельности. Решение задачи по освоению гипотезы как метода познания является не только конечным результатом школьного образования, но и средством усиления эффективности учебного процесса, так как упущения в формировании представления о процессе познания приводят к тому, что школьники забывают о модельном характере теоретических знаний, придают им статус полной идентичности изучаемой реальности.
Большое познавательное значение гипотезы заключается в том, что она позволяет школьнику осознать связь знаний с деятельностью по их получению. Отсутствие у школьников осознания связи знаний с деятельностью по их получению зачастую приводит к отчуждению продукта учебного познания. В результате чего ученики воспринимают явления и процессы не как объекты познавательной деятельности, а как нечто существующее независимо от деятельности.
Отсутствие метода гипотезы в багаже методологических знаний учащихся тормозит развитие познавательных и творческих способностей, необходимых при построении систем большой степени обобщения с широкой областью применения. Только овладев этими системами можно оперировать ими и выходить за пределы большей части информации, поступающей из окружающего мира. Другая сторона проблемы освоения учащимися метода гипотезы состоит в выработке готовности к надлежащему использованию
уже усвоенных знаний. Эта готовность заключается в способности к построению гипотезы о характере объекта еще до того, как ученик будет в состоянии определить его в качестве элемента общего класса объектов. Другими словами, проблема овладения методом гипотезы связана с нахождением эффективных механизмов обобщения, приложимых к непосредственной информации.
А.А.Пинский, В.Г.Разумовский (122) рассматривают метод модельных гипотез как метод познания и объект изучения. С одной стороны, в их работе на основе анализа роли метода модельных гипотез в научном познании на конкретном примере формирования и развития представлений о природе света показана эволюция, преемственность, дополнительный характер физических моделей.
С другой стороны, авторы, подчеркивая важность систематического обращения внимания школьников на модельный характер знаний, говорят о необходимости уделять внимание роли логического и интуитивного в процессе познания на различных его этапах: от обобщения исходных фактов к построению абстрактной модели - аксиомы и при переходе от теоретических выводов к их экспериментальной проверке. В работе подчеркивается, что уже мало давать научные знания, нужно указывать условия, в которых они применимы на пользу человеку и обществу.
Поскольку полноценный учебный процесс должен включать не только запоминание теоретических моделей («готовых знаний») и логических выводов из них, В.Г.Разумовский говорит о необходимости использования творческих упражнений по созданию новых моделей-гипотез для объяснения незнакомых явлений или применения теории на практике (134). Итогом обучения в средней школе, должно быть сформированное у учащихся «представление о циклическом характере научного познания явлений природы в целом и его этапах: наблюдение, отбор и обобщение установленных фактов, выдвижение проблемы, формулировка гипотезы (модели), ее экспе
риментальная проверка, последующее уточнение и развитие гипотезы». (134, с.8). При этом обращается внимание на необходимость выбора методов обучения на каждом этапе, отмечается очевидная роль проблемного обучения при переходе от обобщения некоторой суммы фактов к гипотезе - аксиоме для последующего ее развития и вывода логических следствий, то есть формирования навыков теоретического предвидения. Особое ударение сделано на том, что методология и методы изучаемой науки должны играть роль «правил игры» известных и ученикам, и учителю. По этим правилам и должно организовываться сотрудничество учителя и ученика в процессе познавательной деятельности.
В.И.Андреев (1), при исследовании дидактических условий организации самостоятельной познавательной деятельности для формирования умения выдвигать и проверять гипотезу предлагает использовать разработанные им эвристические предписания, которым должен следовать ученик при проведении самостоятельного исследования.
Д.В.Вилькеев (17), рассматривая гипотезу в связи с другими методами познания: аналогией, индукцией, дедукцией, отмечает неотъемлемость гипотезы от логики познания, подчеркивая при этом, что с помощью гипотезы достигается единство индукции и дедукции.
Г.М.Голин (29), указывая на возможности развития дедуктивно-гипотетического мышления учащихся при проблемном обучении, говорит о том, что логический процесс формирования гипотезы в учебном процессе может заключаться в дедуктивном выводе из изученных ранее школьниками законов, теорий, идей.
Н.М.Зверева (62), рассматривая вопрос о выдвижении учащимися гипотез при решении учебных проблем, указывает на недооценку значения и места ученических гипотез при обучении физике. Автор отмечает, что необходимость делать предположение, обосновывать свои высказывания делает
школьника активным участником процесса познания, а, следовательно, знания его становятся более глубокими и прочными.
Л.А.Иванова (66), анализируя приемы развития творческого мышления учащихся при изучении нового материла, подчеркивает, что при проблемном обучении наиболее существенным моментом творческой деятельности является высказывание гипотез и их проверка.
А.А.Пинский, Н.К.Гладышева, И.Г.Кириллова (103) высказывают сожаление о том, что метод модельных гипотез в школе почти не применяется. А понятие «гипотеза» если и употребляется при обучении физике, то в историческом плане, чаще всего в связи с рассказом о работах классиков физической науки.
Л.П.Свитков, (139,140) рассматривая идею сочетания обучения знаниям с обучением методам поиска знаний, говорит о несостоятельности мнения о независимости друг от друга знаний и методов их получения. Выполнение требования образовательного стандарта - обучать школьников методам науки автор видит в реализации единства системы знаний и метода их изложения. При этом очень важно то, что принцип единства системы и метода выступает как методологический принцип в определении стратегии педагогической деятельности, как один из критериев истинности методических решений в теории и практике обучения предмету.
Анализ работ по методике преподавания физики показал, что в них широко представлены рекомендации по объяснению роли метода гипотезы в научных исследованиях. Но для формирования у школьников деятельности по применению метода гипотезы недостаточно показывать примеры применения этого метода научного познания, констатировать необходимость умения самостоятельного его использования в исследовательской деятельности.
Выводы, которые можно сделать на основе этого, далеко не полного, анализа заключаются в следующем. Гипотеза, являясь методом научного познания, неотъемлемой частью исследовательской деятельности, должна
стать объектом освоения в процессе изучения физики. Обучать методу гипотезы необходимо при решении учебных проблем, при организации исследовательской деятельности учащихся. Обращение к этому методу в школе не только естественно, но и необходимо, так как создание проблемных ситуаций и постановка учебной проблемы стимулируют учащихся к умственному поиску, к выдвижению предположений, догадок.
Рекомендации учебного стандарта по физике, необходимость использования исследовательского метода при обучении физике и современное состояние обучения школьников привели к возникновению ряда противоречий между:
1. Потребностью в совершенствовании содержания курса физики на теоретической основе и недостаточным уровнем овладения методами научного познания.
2. Необходимостью использования в учебном процессе исследовательского метода и неразработанностью методики обучения методу гипотезы при изучении физических теорий.
3. Традиционной методикой проведения лабораторного эксперимента (без выдвижения гипотезы исследования) и требованиями стандарта образования к умениям выдвигать гипотезы и планировать выполнение экспериментальных исследований для их проверки.
4. Потребностью совершенствования измерителей уровней достижений в освоении метода гипотезы и отсутствием критериев для их оценки.
Следовательно, возникает необходимость постановки и решения задачи обучения школьников методу гипотезы как самостоятельной, так как неисследованным остается сам вопрос о возможности обучения учащихся этому методу познания на материале школьного курса физики. Проблема исследования состоит в том, чтобы привести в соответствие содержание учебного материала, методы обучения и методы научного познания с требованиями стандарта к уровню подготовки учащихся: выдвигать гипотезы для объясне
ния явлений на основе имеющихся фактов, результатов наблюдений, экспериментальных исследований; уметь планировать эксперимент для проверки выдвинутых гипотез.
Несмотря на обширность исследований по вопросу ознакомления учащихся с эмпирическими и теоретическими методами познания, следует отметить, что в большинстве случаев необходимость обучения школьников умению применять метод гипотезы лишь констатируется в плане важности ее решения.
Отсутствие обоснованной методики организации деятельности по освоению гипотезы как метода познания, неразработанность дидактического обеспечения учебной деятельности школьников можно считать важным заказом практики обучения физике. Путь к его выполнению лежит через разработку методики изучения конкретных областей курса физики, содержащих фактический материал для обучения школьников методам познания.
Следовательно, возникает необходимость постановки и решения задачи обучения школьников методу гипотезы как самостоятельной, так как недостаточно исследованным остается вопрос о возможности обучения учащихся этому методу познания на материале школьного курса физики. Проблема исследования состоит в том, чтобы привести в соответствие содержание учебного материала, методы обучения и методы научного познания с требованиями Государственного стандарта к уровню подготовки учащихся: «выдвигать гипотезы на основе фактов, наблюдений и опытов, планировать и осуществлять их экспериментальную проверку» (163, с.84-85).
Таким образом, актуальность исследования вызвана необходимостью устранения противоречий между современными требованиями к результатам обучения и недостаточной разработанностью методики обучения школьников выдвижению и экспериментальной проверке гипотез при обучении физике.
Объектом исследования является процесс формирования теоретических обобщений на основе единства системы научных знаний и методов познания курса физики средней школы.
Предметом исследования является процесс обучения школьников методу гипотезы на основе системы заданий.
Цель исследования: определение принципов построения системы заданий и разработка методики ее использования для обучения учащихся выдвижению и экспериментальной проверке гипотез.
Гипотеза педагогического исследования. Если система заданий по курсу физики будет отражать логику процесса научного познания, в той его части, которая предполагает обнаружение явления, создание модели-гипотезы, получение следствий и их экспериментальную проверку, то у школьников будут формироваться знания о методе гипотезы и умения применять его в учебной деятельности.
Для достижения цели исследования были поставлены и последовательно решены следующие задачи:
1. Выполнить теоретический анализ философской, психологической, методической и физической литературы по вопросам, связанным с содержанием этапов исследовательской деятельности, особенностью деятельности при выдвижении и экспериментальной проверке гипотезы, и определить содержательную модель деятельности «метод гипотезы».
2. Определить предметные области школьного курса физики, на основе содержания которых можно организовать обучение методу гипотезы; разработать систему заданий для учащихся в форме исследовательских программ, предполагающих выдвижение и проверку гипотез.
3. На основе классификации эмпирических и теоретических обобщений определить уровни достижений учащихся в освоении метода гипотезы.
4. Провести педагогический эксперимент и выявить уровень освоения учащимися деятельности «метод гипотезы».
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: Теоретические методы:
1. Анализ философской, психологической, педагогической, методической литературы по теме исследования.
2. Изучение содержания стандартов образования, учебных планов, программ, учебников.
3. Анализ организации процесса преподавания физики в практике работы школ.
4. Моделирование процесса обучения физике, направленного на освоение метода гипотезы учащимися.
5. Анализ собственного опыта преподавания. Экспериментальные методы:
1. Наблюдение за ходом учебного процесса при обучении физике, анкетирование и тестирование учащихся.
2. Педагогический эксперимент во всех его формах: констатирующий, поисковый, обучающий, контролирующий.
3. Статистическая обработка данных педагогического эксперимента и обоснование выводов.
Методологическую основу исследования составляют общенаучные методы познания, методология физики, методологические обобщения общей и частной дидактики, положения возрастной и педагогической психологии.
Логика исследования включала следующие этапы:
- Общее ознакомление с проблемой исследования и определение ее внутренних и внешних границ.
- Изучение передового педагогического опыта по проблеме организации исследовательской деятельности школьников.
- Анализ педагогической и методической литературы и рассмотрение психологического, педагогического и методического аспектов проблемы.
- Поиск адекватных методов исследования.
- Исследование возможностей проведения занятий, позволяющих организовывать деятельность учащихся по освоению метода гипотезы.
- Формирование целей и разработка гипотезы исследования.
- Разработка содержательной модели деятельности по освоению метода гипотезы.
- Разработка методики освоения учащимися метода гипотезы, проведения занятий для реализации учебной модели научного исследования.
- Организация и проведение констатирующего и формирующего этапов педагогического эксперимента.
- Обобщение и синтез теоретико-экспериментальных данных.
Достоверность полученных результатов и обоснованность научных вы-водов обеспечена:
- использованием разнообразных методов исследования, адекватных поставленным задачам;
- длительностью эксперимента, экспериментальной базой, достаточной для применения статистических методов обработки результатов исследования;
- соблюдением педагогических требований к организации педагогического эксперимента.
Основные этапы исследования.
1 этап (1994-1995 г.г.) - изучение философской, психолого-педагогической и методической литературы по теме исследования. Изучение работ по методике развития творческих способностей, организации исследовательской деятельности учащихся, ознакомлению их с методами научного познания. Проведение педагогических наблюдений, констатирующего эксперимента.
2 этап (1996-1997) - проведение поискового эксперимента, в ходе ко
рого были уточнены научные и методологические основания методики, разработка содержания заданий, подбор экспериментальных заданий, лабораторных работ физического практикума, создание комплекса материалов для проведения эксперимента.
3 этап (1997-1999) - осуществлялось экспериментальное обучение. По его окончании были уточнены основные этапы процесса обучения учащихся выдвижению и экспериментальной проверке гипотез, критерии и уровни достижений.
4 этап (1999-2000) - подведение итогов эксперимента, обработка и анализ его результатов. Оформление исследования.
Научная новизна исследования состоит в том, что, учитывая современные тенденции развития образования, усиление методологической составляющей курса физики средней школы, теоретически обоснована методика обучения школьников методу гипотезы на основе системы заданий; предложены теоретические положения конструирования системы заданий для обучения учащихся методу гипотезы.
Теоретическое значение исследования состоит в том, что определены: содержательная модель обучения методу гипотезы; предметные области школьного курса физики, на основе содержания которых организуется деятельность по обучению методу научного предположения; карта исследования - ориентировочная основа деятельности; уровни достижений учащихся и критерии их оценки.
Практическое значение исследования заключается в том, что разработана: система заданий в форме исследовательских программ для обучения школьников методу гипотезы по темам «Кинематика равноускоренного движения», «Закон гравитации», «Молекулярно-кинетическая теория идеального газа», «Основы термодинамики», «Электромагнитная индукция», «Рентгеновское излучение», «Теория Бора»; лабораторных работ физического практикума для развития умения учащихся применять метод гипотезы;
задания для выявления уровня освоения метода научного познания - метода гипотезы.
Критериями эффективности предлагаемой методики являются:
- статистически достоверные различия в уровнях освоения метода гипотезы учащимися экспериментальных и контрольных классов;
- различия в выполнении заданий, составляющих содержание деятельности «метод гипотезы», учащимися экспериментальных и контрольных классов;
- повышение качества выполнения лабораторных работ физического практикума на основе содержательной модели метода гипотезы;
- положительная динамика развития познавательного интереса учащихся экспериментальных классов, подтверждающаяся продолжением образования по профессиям естественнонаучного профиля.
Апробация результатов исследования осуществлялась в процессе обсуждения на конференциях (Москва, МПУ, 1995 -1998 г.г.; Глазов, ГТПИ, 1995, 1999; Тамбов, ТГПУ, 1996 г., 1998 г.; Астрахань, АГПУД996 г.; Рязань, РГПУ, 1994 г.; Балашов, БФСГУ 1994-2000 г.г.).
Результаты исследования внедрены в практику обучения педагогических классов при Балашовском филиале Саратовского государственного университета, средних школах № 5, № 7, №18 г.Балашова.
В результате проведенного исследования на защиту выносятся:
- содержательная модель деятельности по обучению школьников методу гипотезы;
- система заданий по обучению учащихся средней школы умению выдвигать и экспериментально проверять гипотезы;
- методика конструирования и применения системы заданий.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Объем диссертации 145 страниц. Список литературы содержит 199 наименований. Работа содержит 10 рисунков, 12 таблиц, 1 график, 1 диаграмму.
Гипотеза и ее связь с методами научного познания
Прежде чем рассматривать роль гипотезы в науке и ее взаимосвязь с методами познания, необходимо обратиться к дефиниции понятия «гипотеза». Определения гипотезы в разных источниках в общем-то совпадают, поскольку основаны на переводе с греческого - как «то, что лежит в основе» (191, с.189, 166, с. 372.).
Наиболее полно содержание понятия «гипотеза» представлено в философском энциклопедическом словаре, в котором приводится определение гипотезы «как особого рода предположениях о непосредственно ненаблюдаемых формах связи явлений или причинах, производящих эти явления; как об особого рода умозаключениях, в форме которых происходит выдвижение некоторых предположений; как сложный прием, включающий в себя, как выдвижение предположения, так и его последующее доказательство» (166, с. 372).
Анализ философских работ, в которых прямо или косвенно раскрывается содержание понятия гипотезы как метода познания (П.В.Копнин, С.Джевонс, Э.Навиль, Л.Б.Баженов, Ф.Энгельс, М.И.Каринский, М.Г.Чернышевский и др.), позволяет нам дать обобщенную характеристику метода гипотезы и показать тесную взаимосвязь его с другими методами научного познания: экспериментом, моделированием, аналогией, индукцией, дедукцией и др.
Выдвижение и обоснование гипотезы, независимо от того, как она возникла: из опыта или предшествующих теоретических построений, связано с применением различных форм умозаключений: аналогии, индукции в ее разных видах, дедукции, обобщения предшествующего знания как теоретического, так и эмпирического. При выдвижении гипотезы решающее значение имеет интуитивная догадка - мысль, в которой на основе знания ряда фактов высказывается такое предположение, которое еще не обосновано достаточными данными. Но догадка, поскольку она носит вероятностный характер, требует проверки, доказательства.
Уточнение предположения, переход от возможности к достоверности требует от исследователя совершения дополнительных мыслительных действий, направленных на определение того, действительно ли знание характеризует именно эту ситуацию. Другими словами, мыслительные действия направляются на установление истинности или ложности знания о понимаемой предметной ситуации. Полученное в результате мыслительной деятельности дополнительное знание о предметном мире становится основой для появления нового, более точного и глубокого понимания мира субъектом.
Попытаемся более полно раскрыть роль гипотезы и ее взаимосвязи с методами познания в научном исследовании.
В начале исследования доминирующую роль в познавательной деятельности субъекта играет процедура отнесения фактов к разряду известных или новых. Если объект исследования является новым и требуется дальнейшее его изучение, то исследователь начинает сопоставлять его признаки с признаками известных ему объектов, искать подобие между ними. Однако в научном познании включение результатов предыдущих исследований в прошлый опыт исследователя не всегда происходит легко и просто. Здесь важно, чтобы исследователь переструктурировал прошлый опыт, чтобы, опираясь на него, появилась возможность по-новому взглянуть на факты. На этом этапе исследования основное содержание деятельности составляет выдвижение гипотезы.
Именно адекватность гипотезы по отношению к реальному миру определяет успешность исследования. В истории физики можно найти подтверждение тому, что именно гипотеза может стать решающим фактором становления адекватного понимания предмета исследования. Как отметил В.Гейзенберг: «Гипотеза, направляющая процесс понимания, раскрывает, освещает не все, а только одну или несколько сторон явления, проявляющихся наиболее отчетливо в той объективной ситуации, в которую явление включается в соответствии с гипотезой»(23, с.46).
В.В.Знаков, Б.Г.Юдин, М.Г.Ярошевский (64, 192, 196, 197) особое внимание обращают на понимание как один из факторов регуляции научного поиска, играющий двоякую роль: во-первых, понимание изучаемого предмета или явления как основной, познавательной цели научного исследования. Во-вторых, оно пронизывает все этапы исследования и оказывается обязательным условием успешного завершения каждого из них. Таким образом, способность понимания есть нечто связанное со способностью к действию, а действия исследователя выстраиваются в соответствии с гипотезой.
Обоснование содержательной модели деятельности по обучению учащихся методу гицотезы
В стандарте физического образования сформулированы требования к уровню подготовки учащихся в области методов познания. Одним из них является требование к умению применять метод гипотезы в самостоятельных исследованиях. Для этого учащиеся должны уметь описывать явления, ставить проблему, выдвигать гипотезу, моделировать объекты и процессы, формулировать теоретические выводы и их интерпретировать, экспериментально проверять гипотезу (163).
Таким образом, в настоящее время сложилась ситуация, характеризующаяся тем, что, с одной стороны, стандартом заданы цели деятельности учителя, состоящие в решении задачи обучения школьников методу гипотезы. Эти цели должны ориентировать учителя в выборе средств и методов их достижения. С другой стороны, методика освоения метода гипотезы не конкретизирована и не разработана. Все сказанное позволяет сделать вывод о необходимости разработки методики обучения учащихся средней школы методу гипотезы.
Поскольку метод гипотезы является частью исследовательской деятельности, а приобретение опыта самостоятельных исследований маловероятно без умения осуществлять деятельность по выдвижению, развитию, и проверке гипотезы, решение проблемы может быть найдено, исходя из следующих соображений. Каждая конкретная наука оперирует не только общими для любого процесса познания принципами, но и своим категориально-теоретическим аппаратом, соответствующим ее содержанию. Категориальный аппарат включает основные понятия, отражающие общее, существенное в данной науке. Осознает отдельный исследователь или нет, но эффект его занятия, отмечает М.Г.Ярошевский (196, с.26), пусть связанный с самым частным, сугубо специальным вопросом, зависит от качества той категориально- теоретической схемы, которая работает в его голове и управляет его исследовательскими действиями. Другими словами, если речь идет о том, чтобы школьники освоили метод гипотезы, то у них должна быть сформирована схема, которая будет играть основополагающую роль в успешности их исследовательской деятельности. Под формированием такой схемы мы понимаем обучение методу гипотезы на основе ее содержательной модели. Тогда и содержание понятия исследовательская деятельность учащегося будет пониматься как моделирование совокупности, системы целесообразных действий поискового характера, ведущих к открытию неизвестных для него фактов, теоретических знаний и способов деятельности, в процессе непосредственного или опосредованного взаимодействия с объектом исследования или его моделью.
Структура, этапы деятельности в учебном исследовании были проанализированы ранее и представлены в п.2, в таблице 1.
Процесс выдвижения, обоснования и проверки гипотезы, являясь частью исследовательской деятельности, представляет собой сложную, многокомпонентную структуру. Содержательное наполнение этой деятельности следует из определения метода гипотезы, рассмотренного нами в п. 1.1, а также представления о стадиях процесса образования гипотезы (76, с. 119), отраженных в таблице 3.
Таким образом, обоснование, выдвижение, формулирование и проверку гипотезы необходимо рассматривать в контексте исследовательской деятельности как процесса. Для построения содержательной модели деятельности учащихся по освоению метода гипотезы обратимся к проведенному нами в первой главе анализу.
Разработка заданий для определения уровней достижений учащихся в освоении метода гипотезы
В качестве основы для разработки уровней достижений учащихся в освоении метода гипотезы мы использовали десятиуровневую классификацию теоретических обобщений, разработанную на кафедре методики преподавания физики МПУ (168). Для конструирования заданий, на основе которых будут определяться достижения учащихся по освоению метода гипотезы, мы адаптировали 8 уровней этой классификации. Выбор этой классификации был обоснован тем, что в ней отражены эмпирические и теоретические уровни обобщения, соответствующие уровням научного познания, а в методике преподавания физики важно уровни достижений соотнести с поэтапным формированием теоретических обобщений. Метод гипотезы, в этом смысле, является методом, благодаря которому ученик с уровня эмпирического обобщения выходит на уровень теоретического обобщения. Иными словами, теоретическое знание, которым должен овладеть ученик, есть результат, полученный на основе выдвижения, развития и подтверждения гипотезы.
В таблице 8, представлена генетическая связь этапов теоретических обобщений и уровней освоения метода гипотезы. По каждому из уровней предлагаются задания, позволяющие определить знания о методе гипотезы.
Для составления заданий, содержание которых соответствовало бы уровням обобщений, мы определили круг умений учащихся, формирование которых свидетельствовало бы о достижении школьниками этих уровней в освоении метода гипотезы. Уровни и соответствующие им умения школьников представлены ниже.
Первый уровень - описание. На этом уровне ученик воспроизводит определение гипотезы, приводит конкретные примеры известных ему гипотез, описывает явления, опыты, подтверждающие гипотезы с использованием известных ему понятий и терминов. Примерами таких заданий являются:
1. Приведите пример явления, подтверждающего гипотезу о молекулярном строении вещества.
2. Опишите (в самых общих чертах) эксперимент, результаты которого стали решающими для опровержения гипотезы о существовании эфира.
3. Приведите примеры гипотез, которые получили развитие благодаря применению мысленных экспериментов, эмпирических исследований, принципов.
4. Можно ли на основании информации о том, что «экспериментатор проводил исследование проводника», предложить какую либо гипотезу, объясняющую его свойства.
На втором уровне - уровне сравнения - ученик умеет сравнивать гипотезы о происхождении явлений и процессов, связей между ними, а также опыты, подтверждающие эти гипотезы, интерпретировать наблюдения с точки зрения определенной гипотезы в форме логических выводов из двух и более утверждений. Например, ученики справляются с заданиями следующего типа:
1. В чем заключается различие между гипотезами о дальнодействии и близкодействии?
2. Что есть общего и в чем заключается различие математических моделей, отражающих закономерности гравитационного и электростатического взаимодействия?
3. Проверяя гипотезу Максвелла о том, что электромагнитная волна должна производить давление на препятствие, П.Н.Лебедев на основе проведения эксперимента, высказал два суждения:
1) Коэффициенты поглощения черного и светлого дисков отличаются в полтора раза. 2)Подвижная часть крутильных весов при падении света поворачивается.
Используя эти суждения как посылки для умозаключений, сделайте вывод, объясняющий вращение крыльчатки при падении на нее света. 4. По результатам исследований теплоемкости двух одинаковых тел, стало известно, что для их нагревания до одинаковой температуры, потребовалось различное количество теплоты. На основании сравнения результатов эксперимента выскажите предположение о величине теплоемкости этих тел. Третий уровень предполагает интерпретацию результатов исследований различных явлений с использованием соответствующей гипотезы. На этом уровне ученик может выполнять следующие задания:
