Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Дополнительное астрономическое образование 12
1 Дополнительное астрономическое образование и его составные части 12
2 Место и роль Планетария в системе дополнительного астрономического образования 26
Выводы по материалу главы I. 46
Глава II. Содержание и структура астрофизической подготовки учителя физики на базеУМК 49
1 Учебно-Методический Комплекс (УМК) 49
2 Содержание и структура УМК 52
3 Астрономическая обсерватория 58
4 Астролаборатория (лекционный зал) 73
5 Лаборатория психологии восприятия. Ю5
6 Содержание и структура астрофизической подготовки учителя физики НО
Выводы по материалу главы II 114
Глава III. Организация и результаты педагогического эксперимента... П9
1 Констатирующий этап 119
2 Поисковый этап 120
3 Формирующий этап 121
Выводы по материалу главы III 147
Заключение. 149
- Дополнительное астрономическое образование и его составные части
- Учебно-Методический Комплекс (УМК)
- Констатирующий этап
Введение к работе
Образование является неотъемлемой частью культуры современного постиндустриального общества и важной составляющей жизни любого члена общества. Уровень развития образования является хорошим показателем уровня развития общества в целом. Образовательный процесс не только готовит индивидуума к профессиональной деятельности и адаптирует личность к социуму, но и формирует мировоззрение, позволяя выработать целостное понимание Вселенной, ее наиболее значимых свойств, своего места во Вселенной. В этом смысле астрономическое образование играет важнейшую роль в формировании личности.
Образование можно разделить на основное и дополнительное. Под дополнительным подразумевается образование, содержание которого выходит за рамки минимального стандарта, принятого в данной области учебного процесса. Необходимость разработки системы дополнительного астрономического образования учителя физики вызывается следующими причинами:
Астрофизика является одной из важнейших естественнонаучных дис^ циплин. Ее изучение имеет принципиальное значение для формирования мировоззрения, адекватного уровню развития современной науки. Тем временем, в большинстве средних общеобразовательных школ курс астрономии не входит в число обязательных предметов. Там, где астрономии все же преподается, она не является самостоятельным предметом, а изучается в рамках интегрированного (например, "физика и астрономия") курса. Такое преподавание имеет свою специфику [60]. Так как в вузах отсутствует курс методики преподавания астрономии в школе [26], то при любой смене концепции преподавания элементов астрономии учитель должен пройти соответствующую переподготовку.
Недостаточной вузовской предметной (астрономической, в том числе, и астрофизической) подготовкой учителя физики. В педагогических вузах
читается курс астрономии в объеме около 100 часов [34, 38, 59], что всего лишь в два раза превышает объем школьного курса астрономии. На фоне неуклонного снижения в России числа часов, отводимых учебными планами на астрономию, в США, в европейских странах и в странах азиатского региона наблюдается увеличение астрономической компоненты на всех уровнях образования [2, 5, 12,14].
3. После окончания вуза проходит некоторое время и, естественно, часть знаний утрачивается, часть устаревает, следовательно, предметная подготовка действующего учителя физики, преподающего и астрономию, неизбежно отстает от стремительно развивающейся науки и современных информационных технологий ее преподавания.
В период реформы (модернизации) образования не все новые идеи оказываются удачными при их практической реализации [80]. Система дополнительного образования в значительной мере способствует адаптации учителя к новым реалиям. В системе дополнительного образования происходит апробация новых методик, которые затем могут быть использованы в системе основного образования.
Учитель не только занимается с учениками по стандартной школьной программе, но и ведет внеклассную работу [1], например, факультатив или астрономический кружок [109]. Учитель одновременно является участником учебного процесса и в системе основного, и в системе дополнительного образования. И если имеются эффективные методики обучения астрономии в рамках школьной программы [44, 45], то методика астрономического внеурочного образования менее разработана [46]. Компетентность учителя физики во многом определяется эффективностью имеющихся в его распоряжении современных методик. Такие методики должны быть разработаны и внедрены в систему дополнительного образования учителя.
Неуклонной тенденцией в сфере образования является компьютеризация образовательного процесса. Принята президентская программа, при-
званная обеспечить школы компьютерной и проекционной техникой. Однако подавляющее число учителей физики не владеют методиками эффективного использования подобной современной техники и не смогут раскрыть все имеющиеся для процесса обучения возможности. Необходимо обеспечить школы не только техникой, но и соответствующим программным обеспечением и методиками использования программно-аппаратных комплексов.
Таким образом, существует противоречие между уровнем астрономической подготовки действующих учителей физики и уровнем развития астрономии и современных технологий обучения астрономии. Необходимость разрешения этого противоречия и определяет актуальность диссертационного исследования.
Одними из центров дополнительной астрономической подготовки и переподготовки учителя физики должны стать планетарии как культурно-просветительские центры, оборудованные современной аппаратурой и обладающие набором новых информационных технологий. Исследование организационно-педагогических условий возможности создания системы дополнительной астрономической подготовки на базе центра при Санкт-Петербургском Планетарии и последующим ее внедрении в образовательный процесс являются основными задачами диссертационного исследования.
Объект исследования: процесс преподавания астрономии в системе дополнительного образования на базе Планетария.
Предмет исследования: методика преподавания астрономии в Планетарии, как части системы дополнительной астрономической подготовки учителей физики.
Цель исследования: теоретическое обоснование возможности построения системы дополнительного астрофизического образования на базе Планетария и ее практическое внедрение на основе разработанного учебно-методического комплекса (УМК), позволяющего повысить эффективность обучения астрофизике субъектов образовательного процесса.
Гипотеза исследования: астрофизическая подготовка учителя физики в системе дополнительного образования на базе Планетария будет эффективной, если образовательный процесс осуществляется на базе учебно-методического комплекса, включающего в себя: астрономическую обсерваторию, астролабораторию, лабораторию психологии восприятия, учебные программы, циклы учебных и научно-популярных лекций, информационные, в частности, компьютерные технологии, аппаратно-программный комплекс "Виртуальная Вселенная", методы астрономических наблюдений в условиях мегаполиса, организационные формы занятий с учителями физики и другими категориями слушателей.
В соответствии с целью и гипотезой исследования были поставлены следующие задачи:
1. Провести анализ современного состояния системы дополнительного ас
трономического образования в РФ и на основании этого анализа:
выявить достоинства и недостатки существующей системы дополнительного образования по астрофизике;
сформулировать технологические и методические требования;к системе дополнительного астрономического образования учителя физики, функционирующей в условиях современной образовательной парадигмы;
разработать содержание учебно-методического комплекса на базе Планетария (Санкт-Петербург) как основы астрофизической подготовки учителей физики в системе дополнительного образования.
2. Разработать и внедрить в практику работы Планетария как учебного и
культурно-просветительского центра учебно-методический комплекс (УМК),
основанный на современных информационных компьютерных технологиях
и отвечающий требованиям Национального Проекта РФ в сфере образова
ния.
3. Проверить эффективность использования УМК как средства астрофизической подготовки учителя физики в системе дополнительного образования на базе Планетария.
Теоретико-методологические основы исследования:
труды по теории, методологии и практике конструирования предметных учебных программ (Артемьев А.В., Воробьева СВ., Засов А.В., Кононович Э.В., Левитан Е.П., Марленский А.Д., Медведева М.В., Порфирьев В.В., Рад-зиевский В.В., Сандакова Е.В., Ченобытов В.А., Ухова O.K., Соколова И.И.);
исследования, раскрывающие закономерности развития представлений сущности естественнонаучного образования, описывающие его современные задачи и содержание (Голубева О.Н., Извозчиков В.А., Кедров Б.М., Кондратьев А.С, Ланина И.Я, Левитан Е.П, Пинский А.А., Разумовский В.Г. и
др-);
труды по теории, методологии и практике формирования учебников и учебных пособий (Бакулин П.И, Блажко С.Н., Засов А.В., Иванов А.А., Казаков С.А., Кононович Э.В., Куликов К.А., Левитан Е.П., Мороз В.И. и др.);
философские и педагогические идеи о роли и функциях общего и профессионального образования (Беляева А.П., Бабанский Ю.К., Бим-Бад Б.М., Богословский В.И., Бордовский В.А., Бордовский Г.А., Валицкая А.П., Извозчиков В.А., Лаптев В.В., Тряпицина А.П., Мамардашвили М.К. и др.).
Источником диссертационного исследования является также личный опыт автора как заведующего Обсерваторией Планетария Санкт-Петербурга и лектора этого Планетария.
Методы исследования. На различных этапах исследования использовались: теоретический анализ литературы по теме исследования, изучение и обобщение педагогического опыта, анализ процесса обучения в системе дополнительного астрономического образования, педагогический эксперимент.
Научная новизна работы заключается в следующем:
В отличие от работ, посвященных системе основного астрономического образования, в диссертации:
- проведен комплексный анализ системы дополнительного образования в об
ласти астрономии; выявлены положительные и отрицательные аспекты этой
системы и ее составных частей; сформулированы технологические и мето
дические требования к системе дополнительного астрономического образо
вания учителя физики на базе Планетария, функционирующей в условиях
современной образовательной парадигмы;
Разработаны:
- принципы создания учебно-методического комплекса (УМК), основанного
на современных информационных технологиях;
- методические рекомендации, позволяющие воспроизводить учебно-
методический комплекс в условиях различных учебных организаций на дру
гой материально-технической базе. Предложенная методика использования
информационных компьютерных технологий в разных структурных компо
нентах УМК может широко использоваться в учебном процессе в современ
ной профильной школе.
В отличие от работ, описывающих методику астрономических наблюдений в максимально благоприятных условиях с использованием устаревших к сегодняшнему моменту астрономических инструментов и методов подготовки наблюдений в диссертации:
- разработана методика учебных и любительских астрономических наблюде
ний в условиях мегаполиса с использованием электронной и компьютерной
техники для планирования, подготовки и проведения наблюдений.
Впервые разработана методика использования лучшего электронного планетария "Starry Night pro". Разработаны методические рекомендации по использованию астрономических моделирующих компьютерных программ в учебном процессе как дополнительной, так и основной систем образования.
Теоретическая значимость исследования:
Проведен анализ современного состояния системы дополнительного астрономического образования в РФ, на основе которого выявлены достоинства и недостатки существующей системы этого вида образования; сформулированы технологические и методические требования к системе дополнительного астрономического образования учителя физики в условиях современной образовательной парадигмы; разработаны требования к содержанию современного учебно-методического комплекса как основы астрофизической подготовки учителей физики в системе дополнительного образования.
Практическая значимость исследования заключается в том, что:
разработан учебно-методический комплекс (УМК), основанный на современных информационных компьютерных, технологиях и отвечающий требованиям Национального Проекта РФ в сфере образования;
созданы циклы абонементных учебных и научно-популярных лекций, обеспечивающих эффективную астрономическую подготовку учителя физики в системе дополнительного образования; #
разработана и внедрена в учебную и культурно-просветительскую практику система учебных и любительских астрономических наблюдений в условиях мегаполиса с использованием электронной и компьютерной техники для планирования, подготовки и проведения наблюдений;
разработаны методические рекомендации по использованию компьютерных планетариев в учебном процессе как основной, так и дополнительной систем образования;
разработан аппаратно-программный комплекс «Виртуальная Вселенная», который может быть использован учителями физики как основное техническое средство для проведения учебных занятий по астрономии;
внедрен УМК в практику работы Планетария (Санкт-Петербург) как учебного и культурно-просветительского центра.
Достоверность и обоснованность результатов и выводов исследования обеспечиваются использованием разнообразных методов педагогиче-
ских исследований, положительными результатами педагогического эксперимента, проведенного на основе разработанного УМК.
Исследование проводилось на базе кафедр «Методики обучения физике» и «Теоретической физики и астрономии» факультета физики Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена, а также на базе Санкт-Петербургского Планетария.
Апробация результатов исследования: осуществлялась в Астролабо-ратории и Астрономической обсерватории в 2003-2005 гг. в Планетарии (Санкт-Петербург). Результаты исследования были доложены на следующих конференциях: Международной научно-практической конференции «Учебный предмет "Естествознание": история, теория, практика» (СПб, февраль 2000); Международной конференции «Циолковские чтения» (Калуга, сентябрь 1997); седьмой Международной конференции Европейского общества исследования «Наука и теология» (Дарэм, Великобритания, март 1998); восьмой Международной конференции Европейского общества исследования «Наука и теология» (Лион, Франция, апрель 2000); девятой Международной конференции Европейского общества исследования «Наука и теология» (Наймейген, Нидерланды, март 2002); четвертой международной конференции «Истоки: Религия и образование в культуре Баренцева региона (Архангельск, ПмГУ им.М.В. Ломоносова, ноябрь 2001); шестой Международной конференции «Истоки: Север-Центр (Архангельск, ПмГУ им.М.В. Ломоносова, октябрь 2002); девятой международной конференции «Истоки: Религия и личность в прошлом и настоящем (Москва-Владимир, ноябрь 2005); международной конференции «Планетарий в XXI веке» (Харьков, июнь 2002); четвертой Всероссийской научно-практической конференции «Современная астрономия и методика ее преподавания» (СПб, РГПУ им. А.И.Герцена, март 2004); Международных конференциях «Герценовские чтения» (СПб, РГПУ им. А.И.Герцена, апрель 2004, 2005); одиннадцатой Российской научно-практической конференции преподавателей школ, инно-
вационных учебных заведений и вузов «Обучение физике и астрономии в контексте современных педагогических технологий (современные проблемы естественнонаучного образования) (Иркутск, март 2005).
Результаты диссертационного исследования обсуждались на семинарах кафедры методики обучения физике РГПУ им. А.И.Герцена.
На защиту выносятся следующие положения:
Разработанный автором, теоретически обоснованный и внедренный в образовательный процесс учебно-методический комплекс, включающий в себя: астрономическую обсерваторию, астролабораторию, лабораторию психологии восприятия, учебные программы, циклы учебных и научно-популярных лекций по астрономии, является эффективным средством обучения астрономии.
Применение разработанной методики астрономических наблюдений в условиях мегаполиса и методики проведения лекционных занятий по астрофизике с учителями физики с использованием современных компьютерных технологий повышает эффективность астрофизической;подготовки.
Аппаратно-программный комплекс "Виртуальная Вселенная" создает условия для решения проблемы реализации основных дидактических принципов в процессе преподавания астрофизики различным категориям слушателей.
Положения, выносимые на защиту, раскрываются в 15 публикациях соискателя.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографии и трех приложений. Содержит 14 таблиц, 1 рисунок, 1 диаграмму. Список литературы содержит 155 наименования. Общий объем диссертации - 190 страниц.
Дополнительное астрономическое образование и его составные части
Дополнительным называется образование, содержание которого выходит за рамки минимального стандарта, принятого в данной области — образовательного минимума. Понятие дополнительного образования чаще всего применяется к области школьного образования. Существуют разные определения дополнительного образования учащихся. Условно можно сказать, что образование, обеспечивающее решение основных задач, есть основное, а образование, связанное с решением дополнительных задач, работающее на удовлетворение дополнительных потребностей среднестатистического ученика, — дополнительное. Термин "Дополнительное образование" введён вместо термина "внешкольная работа" в Законе "Об образовании" в 1992 году. Однако это понятие не расшифровывалось и "дополнительное" воспринималось как необязательное, второстепенное [153].
В.М. Полонский [93] даёт следующее определение: "Дополнительное образование — образование, основной задачей которого (в рамках каждою уровня профессионального образования) является непрерывное повышение квалификации рабочего, служащею, специалиста в связи с постоянным повышением образовательных стандартов". Из данного определения следует, что дополнительное образование могут получать только взрослые. В.А. Горский рассматривает дополнительное образование как социально-педагогическое явление, представляющее собой единство разнообразия познавательной, развивающей и коммуникативной деятельности, в основе которой лежит свободный поиск пути постижения смысла жизни и мастерства [17]. Большинство педагогов видят дополнительное образование как особо организованный процесс, ориентированный на свободу выбора и самоопределение учащегося. В типовом положении об образовательном учреждении дополнительного образования детей закреплена идея о предназначении дополнительного образования для развития мотивации ребенка к творчеству и познанию. Что касается дополнительного образования взрослых, в частности учителей физики, то не существует общеизвестного и общепринятого определения.
Однако в Законе об образовании Российской федерации (в ред. Федеральных законов от 13.01.96 N 12-ФЗ, от 16.11.97 N 144-ФЗ) в статье 26 «Дополнительное образование» сказано:
«1. Дополнительные образовательные программы и дополнительные образовательные услуги реализуются в целях всестороннего удовлетворения образовательных потребностей граждан, общества, государства.
В пределах каждого уровня профессионального образования основной задачей дополнительного образования является непрерывное повышение квалификации рабочего, служащего, специалиста в связи с постоянным совершенствованием образовательных стандартов.
2. К дополнительным образовательным программам относятся образовательные программы различной направленности, реализуемые в общеобразовательных учреждениях и образовательных учреждениях профессионального образования за пределами определяющих их статус основных образовательных программ;
в образовательных учреждениях дополнительного образования (в учреждениях повышения квалификации, на курсах, в центрах профессиональной ориентации, музыкальных и художественных школах, школах искусств, домах детского творчества, на станциях юных техников, станциях юных натуралистов и в иных учреждениях, имеющих соответствующие лицензии); посредством индивидуальной педагогической деятельности». Это определение дополнительного образования позволяет считать процесс астрофизического обучения учителей физики на базе Планетария частью системы дополнительного образования.
Процесс получения дополнительного образования может осуществляться параллельно процессу получения основного образования. Но процесс дополнительного образования может быть сдвинут по времени по отношению к процессу основного образования.
Каждый из этих вариантов имеет свою специфику. При параллельности процессов возможно использование их общей части. Это - система понятий, порядок их ввода, знакомство с базовыми методами науки и методы решения задач. Если процессы основного и дополнительного образования проходят не одновременно, то дополнительное образование не может быть простым дополнением и расширением курса, принятого в качестве базового. Необходимо учитывать, что за время, протекшее после завершения образования, часть знаний утрачена. В этом случае приходится дублировать часть курса основного образования. Важной задачей является выявление минимального объема дублирования. Эта задача не может иметь универсального решения, так как уровень остаточных знаний различается от группы к группе и от индивидуума к индивидууму. Таким образом, нецелесообразно иметь одну неизменную программу дополнительного образования по предмету. Программа должна быть вариабельной в зависимости от уровня подготовки слушателей. Поэтому имеющаяся в данный момент аудитория предварительно относится к одному из заранее определенных типов, для которых существуют различные курсы. Это является причиной разработки значительного количества однотипных на первый взгляд программ, которые, тем не менее, не дублируют друг друга, а нацелены на разные типы аудитории.
Учебно-Методический Комплекс (УМК)
Для решения поставленных задач необходимо было создать учебно-методический комплекс (УМК). Такой комплекс был создан и он является фундаментом астрофизической подготовки учителя физики в Планетарии. Уникальность комплекса заключается в:
1) высокой эффективности обучения астрономии;
2) возможности проводить теоретические и практические занятия в рамках единой системы астрофизической подготовки, возможности научить учителя физики проводить астрономические наблюдения и продемонстрировать методы работы с современным астрофизическим материалом и современный подход к изложению этого материала;
3) широком использовании компьютерного аппаратно-программного комплекса (АПК) «Виртуальная Вселенная»;
4) способности значительного эмоционального воздействия на слушателей;
5) способности развивать у слушателей естественнонаучный способ осмысления окружающего мира;
6) возможности формировать целостный системный взгляд на Вселенную и на место человека во Вселенной;
7) отсутствии прямых аналогов в России и ближнем зарубежье.
Создание комплекса на базе Планетария обусловило его специфику. Планетарий является не только образовательным, но и просветительским учреждением. Курс астрономии в системе основного образования не обязан быть занимательным, хотя это и приветствуется, если не нарушаются основные методические принципы курса. Кроме того, он является обязательным, значит, несет в себе элемент внешнего принуждения. Большая часть посетителей Планетария добровольно посещают лекции. Следовательно, привлечь их к миру современного научного знания (в широком смысле) можно только заинтересовав их. Поэтому элементы «привлекательности», «завлекательности» становятся неизбежными в повседневной работе. Однако необходимо соблюдать баланс между массовостью (упрощенностью) содержания и признаками истинно научного знания (серьезностью, взвешенностью, обоснованностью, доказательностью, необходимостью затраты значительного количества усилий для достижения результата). Однако, методы повышения заинтересованности в предмете не могут носить только внешний к предмету характер. Они не должны быть привязаны к процессу преподавания как нечто, совершенно не имеющее никакого отношения к внутренней сущности предмета, не должны быть по преимуществу манипулирующими техниками.
1) Органическое внедрение в систему астрономической подготовки приемов художественного воздействия и использование при обучении астрофизики методов как естественных, так и гуманитарных наук.
2) Методика создания и функционирования комплекса не предъявляет повышенных требований к материально-технической базе, и может быть воспроизведена при обычном оснащении средней школы, с небольшими дополнительными затратами.
1) Повышение эффективности обучения астрофизике путем создания комплекса с расширенными возможностями астрономической подготовки и раз работка на его основе методики преподавания астрономии, применимой и на другой материально-технической базе.
2) Повышение мотивации к углубленному изучению не только астрономии, но и других естественных наук.
3) Формирование научного стиля мышления. Выработка у слушателей мировоззрения, соответствующего современному уровню науки.
Констатирующий этап
Целью констатирующего этапа педагогического эксперимента было:
1. изучение уровня астрофизической подготовки учителей физики,
2. оценить степень владения предметом астрономии в рамках курса общей астрономии педагогического университета.
Другой важной задачей было выяснить уровень астрономической подготовки учащихся средних школ, колледжей и училищ в различных возрастных категориях. Этот этап проводился с 1997 по 2002 год.
При проведении первого этапа педагогического эксперимента использовались следующие методы исследования:
1) анализ литературы по данному вопросу,
2) анализ публикаций учителей физики по астрономической тематике,
3) анализ рефератов по астрономии учащихся средних школ,
4) анализ Интернет-чатов (виртуальное общение через Интернет) на предмет выяснения заинтересованности молодежи (в том числе и молодых учителей) в серьезном обсуждении астрономических и мировоззренческих вопросов,
5) анализ рефератов и экзаменационных ответов студентов, изучающих астрономию.
Кроме этого проводились беседы и опросы учителей и учащихся, посещавших Планетарий в период с 1997 по 2005 год. Помимо этого анализировались выпускаемые электронные энциклопедии и пособия по астрономии.
Результатом первого этапа педагогического эксперимента явилась констатация недостаточно высокого уровня подготовки в области дополнительного астрономического образования. Был сделан вывод о недостаточности имеющихся возможностей в системе дополнительного образования и о недостаточной эффективности традиционных средств и методов обучения. Вывод относится как к выпускникам средних школ и студентов младших курсов ВУЗов, так и к учителям физики и астрономии.
Подобного рода исследования проводились как российскими, так и зарубежными авторами [54, 62, 67, 103, ПО, 123, 124, 134, 135, 152]. Результаты этих работ в целом подтверждают выводы автора.
Целью поискового этапа явилось изучения возможности создания нового учебно-методического комплекса на базе Санкт-Петербургского Планетария, не имеющего, насколько нам известно, аналогов в России итария, не имеющего, насколько нам известно, аналогов в России и странах ближнего зарубежья. Этап проводился в 2003 году.
На этом этапе проводилось изучение и анализ учебной литературы по астрофизике, изучались публикации по теме эффективности различных методик преподавания астрономии как в системе основного, так и в системе дополнительного образования. Изучались методы регуляции основных психофизических функций человека, методы привлечения и удержания внимания, вызывание и поддержание нужного эмоционального фона, способы повышения мотивации к изучению предмета. Изучались возможности электронной аппаратуры, компьютеров, способы их применения в образовательном процессе. Изучались методы и возможности любительской астрономии.
Проводились беседы с учителями и школьниками, посещающими Планетарий о полезности создания специального астрономического лекционного зала, в котором использовались бы самые современные образовательные компьютерные технологии.
В результате второго этапа педагогического эксперимента была выявлена возможность создания комплекса и намечены действия по его созданию.
