Содержание к диссертации
Введение 4 стр.
Глава 1. Аналитический обзор литературы по актуальным проблемам современного физического образования в средней школе 16 стр.
1.1. Значение физического эксперимента в обучении физике и методика его организации на уроках 16 стр.
1.2. Индивидуализация обучения и способы ее осуществления в учебном процессе средней школы 21 стр.
1.3. Модернизация физического образования в основной школе 26 стр.
1.4. Постановка задачи 32 стр.
Глава 2. Методика преподавания физики в основной школе на основе увеличения экспериментальной деятельности школьников 35 стр.
2.1. Современное состояние физического образования в основной школе 35 стр.
2.2. Организация учебного процесса для младших школьников на основе учета их возрастных психологических особенностей 40 стр.
2.3. Содержание и структура курса физики в 5-8 классах основной школы 42 стр.
2.4. Методика преподавания курса физики основной школы для младших школьников 47 стр.
2.4.1. Организация экспериментальной деятельности младших школьников как средство осуществления деятельностного подхода в обучении физике 48 стр.
2.4.2. Формирование устойчивой мотивации к изучению физики на основе использования игровой деятельности 55 стр.
2.5.Выводы 62 стр.
Глава 3. Методика организации индивидуальной вариативной экспериментальной деятельности учащихся в условиях современного физического кабинета средней школы 64 стр.
3.1. Проблемы проведения физического эксперимента в условиях дифференциации обучения на базе единого кабинета физики 64 стр.
3.2. Физическая мини лаборатория как средство осуществления индивидуальной вариативной деятельности учащихся 70 стр.
3.2.1. Устройство и методика работы со структурными элементами физической мини лаборатории 70 стр.
3.2.2. Вариативный фронтальный эксперимент с использованием ИРМУ по механике 81 стр.
3.2.3. Вариативный фронтальный эксперимент с использованием ИРМУ по электродинамике 93 стр.
3.2.4. Вариативный фронтальный эксперимент с использованием ИРМУ по магнетизму 98 стр.
# , 3.2.5. Вариативный фронтальный эксперимент с использованием ИРМУ по оп тике 100 стр.
3.2.6. Вариативный фронтальный эксперимент с использованием ИРМУ по
термодинамике 109 стр.
я; 3.3. Применение физической мини лаборатории для организации физического
1 0 практикума 110 стр.
3.4. Оборудование современного физического кабинета с применением физических мини лаборатории 119 стр.
3.6. Выводы 124 стр.
Глава 4. Организация и проведение педагогического эксперимента 126 стр.
4.1.Организация и проведение педагогического эксперимента 126 стр.
4.2. Результаты педагогического эксперимента 128 стр.
4.2.1. Оценка эффективности учебного процесса в кабинете физики средней школы, оборудованном с применением физических мини лаборатории 129 стр.
4.2.2. Оценка эффективности применения разработанного курса физики основной школы 145 стр.
4.3. Выводы 158 стр.
I Заключение 159 стр.
Литература 161 стр.
Приложения.
Введение к работе
Современные тенденции развития российского школьного образования обусловлены внедрением идей личностно-ориентированной педагогики в учебный процесс. Индивидуальный характер развития каждого школьника в соответствии с его способностями, склонностями и интересами позволяет осуществить дифференцированное обучение.
Существующая модель физического образования в средней школе предполагает трехступенчатое изучение вопросов курса физики: с 1 по 5 класс (1 ступень) - некоторые вкрапления физического материала, как один из компонентов, входят в содержание интегрированных курсов "Окружающий мир", "Природоведение"; с 7 по 9 класс (2 ступень) - начало изучения основ физической науки; с 10 по 11 класс (3 ступень) - изучение систематического курса физики.
Вариативность процесса обучения на третьей ступени обеспечивается разделением общей массы учащихся на несколько потоков (профилей): общеобразовательный, гуманитарный, естественнонаучный, физико-математический, технический, работающих по разным программам. Количество недельных часов, отводимых учебным планом на изучение физики в классах разной специализации, колеблется от двух до пяти. За это время учитель должен обеспечить достижение соответствия уровня знаний и экспериментальных умений и навыков, полученных учащимися, необходимому уровню образовательного стандарта данного профиля. Обучение школьников, их экспериментальная подготовка осуществляются на базе единого физического кабинета, с применением одного и того же типового оборудования, что создает объективные трудности в работе учителя, повышает требования, предъявляемые к организации учебного процесса, рациональному размещению и правильному использованию учебного оборудования.
В условиях профильной дифференциации старшей ступени, связанной с различием программ, учебных заведений в рамках которых учащиеся будут продолжать обучение, меняется назначение курса физики основной школы. Он должен обеспечивать получение вьшускниками законченного начального физического образования, т.е. основного базового уровня фундаментальных знаний и практических умений по всем основным разделам школьного систематического курса физики. Возрастание объема научной информации, предлагаемой для восприятия учащихся, нарушение непрерывности обучения в 6 классе негативно влияют на качество получаемого физического образования и приводят к необходимости внесения изменений в структуру и содержание курса физики второй ступени.
Другой формой осуществления индивидуального подхода к процессу обучения является уровневая дифференциация учащихся внутри класса. Ее реализация предусматривает не только решение разно уровневых задач, выполнение контрольных заданий различной степени сложности, но и вариативность экспериментальной деятельности школьников на уроке. Существующая методика проведения фронтального лабораторного эксперимента, работ физического практикума обусловлена применением в учебном процессе двухместного рабочего стола и предполагает организацию практической деятельности учащихся в парах. Это приводит к падению индивидуального уровня сформированности практических умений и навыков обучаемых.
Таким образом, налицо противоречия:
- между осуществлением профильной дифференциации процесса обучения и отсутствием реальных условий для осуществления вариативности экспериментальной подготовки ппсольников на базе единого физического кабинета;
- между необходимостью индивидуализации обучения и несовершенством рабочего места учащегося;
- между действующей моделью физического образования и новыми, современными требованиями к уровню знаний и практических умений выпускников основной школы.
Существующие противоречия оказывают негативное влияние на процесс преподавания физики в школе, а следовательно, на качество физического образования школьников. Необходимость устранения этих противоречий требует решения проблем повышения эффективности учебного процесса, интенсификации деятельности учителя и учащихся во время урока, мобильности использования оборудования кабинета, изменения качества пропедевтического физического образования.
Поиску путей решения проблем совершенствования оборудования физического кабинета посвящены работы А.А.Покровского[64,114,151,162], Б.С.Зворыкина[54,55], И.М.Румянцева[114,162,163], В.Ф.Шилова[173-176], С.А.Хорошавина[164-166], Ю.А.Ружицкого[126], А.В.Постникова[112], Н.М.Шахмаева[170-172], диссертационные исследования П.М.Назарова[96], И.Д.Васильева[24], С.Ф.Кабанова[61], А.В.Смирнова[134]. В них, в основном, рассматриваются вопросы электрооборудования кабинета, совершенствования вспомогательного оборудования, комплексного использования технических средств обучения, конструкции демонстрационного стола и разделительной стенки, размещения рабочих мест учащихся в классе-лаборатории, оформления интерьера кабинета, научной организации труда учителя, применению средств новых информационных технологий и недостаточно внимания уделяется главному участнику педагогического процесса - ученику, научной организации труда школьника, обеспечению полной самостоятельности его учебной деятельности на рабочем месте.
Индивидуализация обучения при формировании практических умений и навыков возможна также за счет применения новых технологий проведения физического эксперимента.
Формированию современных взглядов на организацию учебного экспери мента способствовали работы П.А.Знаменского[56], Е.Н.Горячкина[35,36], С.Ф.Покровского[111], Л.И.Анциферова[4-6], В.А.Бурова[19-22], Ю.И.Дика [115,161], Г.Г.Никифорова[163], О.Ф.Кабардина[161], Е.С.Объедкова[97,98], П.П.Головина[34], диссертационные исследования П.В.Зуева[58], Д.В.Ананьева[2], Н.В.Кочергиной[71], О.М.Дружининой[48], Т.Р.Берлиной[15]. Авторы предлагают описание системы школьного физического эксперимента, перечня необходимого учебного оборудования, вариативность содержания, ме 7 тодики и техники проведения фронтальных лабораторных работ и работ физического практикума в 7-11 классах, разнообразные способы и приемы организации экспериментальной деятельности учащихся - кратковременные лабораторные работы, предварительное исследование, простой физический эксперимент.
Однако внедрить в практику работы школы ценные рекомендации ученых оказывается достаточно сложно. В современных условиях функционирования физического кабинета, когда за один учебный день его посещают от шести до двенадцати классов, невозможно реализовать разноуровневое, дифференцированное обучение детей разного возраста с проведением вариативного эксперимента при использовании типового оборудования. Кроме того, способность обеспечивать разнообразный фронтальный эксперимент снижается с каждым годом в силу постепенного старения и износа оборудования, отсутствия средств и возможностей его обновления. Поэтому неизбежно возникает проблема полного переоснащения кабинета и сделать это необходимо на пргащипиально новой основе комплектации учебного оборудования.
На рубеже веков в школьном образовании происходят значительные перемены: вводятся изменения в учебный план изучения предметов, предполагается переход на двенадцатилетнее обучение. В этих условиях сохранить качество обучения без изменения общей концепции и содержания общего среднего образования, методики преподавания курса невозможно.
Попытки преобразовать структуру и содержание курса нашли свое отражение в разработке программ изучения физики различными авторскими коллективами [118-120]. В основном, все авторы предлагают начинать изучение физики с 7 класса, внося изменения в содержание курса. На практике оказывается, что столь малый срок обучения на второй ступени ведет к снижению качества основного физического образования. Поэтому необходимо либо сокращать объем изучаемого материала, тем самым снижая уровень знаний, либо менять методику и сроки обучения физике в основной школе. Проблемами модернизации пропедевтического физического образования занимались М.М.Балашов[11,118], Г.Н.Степанова[119] и авторские коллективы в составе А.Е.Гуревича, Д.А.Исаева, Л.СПонтак и Ю.И.Дика, Г.Г.Никифорова, Е.М.Шулежко[119], что выразилось в создании программ обучения, начиная с 5 класса. Однако, данные программы недостаточно учитывают возрастной уровень развития учащихся, их познавательные запросы, плохо согласуются с программами курса математики, не соответствуют рекомендуемой сетке часов базисного учебного плана.
Таким образом, проблема разработки методики индивидуализированного вариативного непрерьюного обучения физике на посильно высоком уровне сложности, позволяющей развить потенциальные возможности каждого школьника, обеспечивающей повышение уровня знаний и практических умений учащихся, увеличивающей познавательную активность и интерес к предмету, в настоящее время становится особенно актуальной. Эта проблема является сложной и многоплановой, поэтому данное исследование является попыткой создать единый подход к изучению физики с учетом современных требований дифференциации и индивидуализации на основе повышения роли физического эксперимента в обучении.
В качестве объекта исследования выбран процесс обучения физике средствами физического эксперимента.
Предметом исследования является методика индивидуализированного вариативного обучения физике на основе физического эксперимента, обеспечивающая повышение уровня знаний и практических умений учащихся, увеличение их познавательной активности.
Цель исследования состоит в повышении качества физического образования и эффективности обучения на различных его этапах путем разработки методики организации и осуществления индивидуальной разноуровневой экспериментальной деятельности школьников на базе единого физического кабинета. Гипотеза исследования , организация учебной деятельности школьников на основе широкого применения индивидуального вариативного физического эксперимента будет способствовать повышению уровня знаний и практических умений учащихся, увеличению их познавательного интереса.
Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:
1. Исследовав проблемы обучения физике в основной школе, определить содержание программы курса физики, обеспечивающего непрерывность и завершенность образовательного процесса на этом этапе обучения;
2. Разработать методику преподавания данного курса, учитывающую возрастные и индивидуальные особенности учащихся на основе увеличения их экспериментальной деятельности;
3. Разработать и изготовить базовый блок физической минилаборатории -индивидуальное рабочее место учащегося (ИРМУ);
4. Создать модульные блоки - приставки к ИРМУ для проведения вариативного фронтального лабораторного эксперимента и работ физического практикума по основным разделам школьного систематического курса физики;
5. Разработать методику проведения занятий с применением физической минилаборатории, позволяющую осуществить личностно-ориентированный образовательный процесс;
6. Проверить эффективность влияния предлагаемой методики на качество знаний и экспериментальных умений учащихся, на активизацию их познавательной деятельности.
Методологическую основу исследования составляют: общенаучные методы познания, теория систем, методологические достижения общей и частных дидактик, достижения и тенденции в развитии общей и частной методик.
Для реализации поставленных задач и проверки гипотезы исследования применялись следующие методы:
- теоретический анализ проблемы на основе изучения научной, психологической, педагогической, методической и учебной литературы; - изучение и анализ учебного процесса в ходе посещения и проведения учебных занятий; обобщение передового опыта организации и осуществления физического эксперимента в современных школах;
- систематическое наблюдение за деятельностью учителей физики, лаборантов и учащихся и хронометраж отдельных ее элементов;
- экспериментальная работа по созданию физической минилаборатории для обеспечения вариативности и индивидуализации учебного процесса;
- проведение сравнительного педагогического эксперимента с целью изучения влияния экспериментального оборудования физического кабинета с применением ИРМУ на эффективность трудовой деятельности учителя и учащихся, интенсификацию учебного процесса;
- педагогический эксперимент констатирующего, поискового и обучающего характера; методы математической статистики для количественной оценки его результатов;
- анализ и обсуждение результатов исследования на научно-методических конференциях, совещаниях и семинарах учителей физики г.Рязани и области, методистов и научных работников.
Научная новизна и теоретическая значимость исследования:
1. Предложена технология деятельностного подхода в преподавании физики в средней школе, основанная на принципах непрерывности обучения; осуществления единого подхода на различных этапах обучения, реализуемого на основе увеличения экспериментального компонента учебного процесса; индивидуализации и вариативности экспериментальной деятельности учащихся.
2. Созданы индивидуальное рабочее место учащегося (ИРМУ) и модульные блоки, составляющие индивидуальную физическую минилабораторию, позволяющую полностью индивидуализировать процесс обучения, расширить спектр проводимых фронтальных лабораторных работ и работ физического практикума по основным разделам школьного систематического курса физики и разработать методику проведения вариативного эксперимента в зависимости от изучаемой программы и уровня знаний учащихся. и
3. Разработан методический комплекс для преподавания физики в 5-8 классах основной школы: программа, раскрывающая содержание курса; развернутое тематическое планирование образовательного процесса; перечень основных знаний и умений, формируемых в процессе обучения; диагностические задания, позволяющие определить уровень знаний учащихся по физике; учебные игры; методика преподавания пропедевтического курса физики, позволяющая повысить уровень знаний и практических умений учащихся, увеличить их познавательный интерес;
Практическая значимость исследования определяется тем, что разработаны и внедрены в учебный процесс средних школ: методический комплекс для преподавания физики в 5-8 классах основной школы; содержание и методика проведения разноуровневых фронтальных лабораторных работ и работ физического практикума по различным разделам школьного систематического курса физики, позволяющая осуществить личностно-ориентированный образовательный процесс; модель кабинета физики с применением физических минилабора-торий для обучения учащихся различных классов на базе единого кабинета физики в средней школе.
Достоверность и обоснованность научных положений и выводов обеспечена комплексным использованием разнообразных методов исследования; длительностью эксперимента, его повторяемостью, широкой экспериментальной базой; соблюдением основных требований, предъявляемых к организации и проведению педагогического эксперимента.
На защиту выносятся:
- методика осуществления индивидуального вариативного эксперимента по различным разделам курса физики, позволяющая реализовать возможности уровневой и профильной дифференциации образовательного процесса в различных классах на базе единой физической минилаборатории, образованной индивидуальным рабочим местом учащегося (ИРМУ) и модульными блоками;
- методика преподавания курса физики для 5-6 классов основной школы, реализующая деятельностное обучение на основе увеличения экспериментального компонента учебного процесса и организации самостоятельной практической деятельности школьников, способствующая повышению уровня их знаний, экспериментальных умений и познавательного интереса к предмету.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографии и приложений. Обший объем работы 173 страницы, из них основного текста 137 страниц, 50 рисунков, 8 таблиц, 6 гистограмм и приложение объемом 76 страниц. Список использованной литературы включает 181 наименование.
Во введении обосновывается актуальность темы исследования, сформулированы цель и гипотеза исследования, определены задачи и методы исследования, представлены новые научные результаты, их практическая значимость, достоверность и обоснованность, научные положения выносимые на защиту.
В первой главе "Аналитический обзор литературы по актуальным проблемам современного физического образования в средней школе " на основе изучения литературы и технологий организации физического эксперимента школьников анализируется качество экспериментальной подготовки учащихся, обсуждаются возможности повышения эффективности ученического эксперимента при формировании экспериментальных умений и навыков, раскрываются недостатки, объективно присущие физическому образованию основной школы и намечаются пути их устранения.
Во второй главе "Методика преподавания физики в основной школе на основе увеличения экспериментальной деятельности школьников" анализируется состояние физического образования в основной школе, раскрываются особенности содержания и структуры предлагаемого курса для 5-8 классов основной школы, излагается методика его преподавания для младших школьников, основанная на увеличении индивидуальной экспериментальной деятельности школьников, учитывающая их возрастные психологические особенности, формирующая устойчивую мотивацию изучения предмета.
Третья глава посвящена методике осуществления индивидуальной вариативной экспериментальной деятельности учащихся в условиях современного физического кабинета средней школы. В ней анализируются проблемы проведения физического эксперимента школьников в условиях индивидуализации образовательного процесса на базе единого кабинета физики, описывается устройство и методика работы со структурными элементами физической минила-боратории, рассматривается модель кабинета физики, оборудованного с применением минилабораторий, излагается содержание и методика проведения вариативных фронтальных лабораторных работ и работ физического практикума по различным разделам курса физики. Показано, как предлагаемая методика позволяет реализовать личностно-ориентированный образовательный процесс, предусматривающий уровневую и профильную дифференциацию экспериментальной деятельности школьников разного возраста на базе единого кабинета физики в массовой средней школе.
В четвертой главе раскрываются цели, задачи, применяемые методы, количество участников и сущность различных этапов педагогического эксперимента. Показана эффективность экспериментальной модели кабинета по критериям интенсификации учебного процесса, экономичности оборудования, уровня экспериментальных умений и навыков школьников. Обоснована эффективность применения разработанного курса физики основной школы по критериям уровня знаний и экспериментальных умений учащихся, мотивации изучения физики.
В заключении сформулированы основные результаты работы.
Апробация результатов исследования. Результаты исследования опубликованы в следующих работах :
1. Балабанова Т.Е. Пропедевтический курс физики в средней школе // Культура и наука в жизни провинции. Методика преподавания вопросов культуры и науки в высшей и средней школе: Материалы региональной научно-методической конференции- Рязань: Изд-во РОИРО, 1996.- ч.2,с.87-92.
2. Балабанова Т.Е., Степанов В.А. Нестандартный физический эксперимент как средство развития творческого мышления и повышение уровня знаний по физике учащихся средней школы // Интегративные процессы в подготовке специалиста на основе Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования: Тез. док. четвертых рязанских пед. чтений.-Рязань: Изд-во РГПУ, 1997. - с.90-91.
3. Балабанова Т.Е., Балабанов Е.Т., Степанов В.А. Использование медицинских приборов в физическом эксперименте // Интегративные процессы в подготовке специалиста на основе Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования: Тез. док. четвертых рязанских пед. чтений.- Рязань: Изд-во РГПУ, 1997. - с.159-161.
4. Балабанова Т.Е., Балабанов Е.Т., Степанов В.А. Изучение процессов модуляции и детектирования в курсе физики средней школы // Преподавание физики в высшей школе: Сборник научных трудов Mill У. Школа и ВУЗ.-М.: Изд-во "Прометей", 1997 До9, с.49-51.
5. Балабанова Т.Е. Технология учебно-воспитательного процесса в 5-6 классах // Педагогическое наследие в контексте духовной культуры: Тез. док. научно-практической конференции. - Рязань, Изд-во РГПУ, 1997,- с. 149-151.
6. Балабанова Т.Е. Некоторые элементы технологии развивающего обучения на уроках физики в 5-6 классах // Концептуальные основы и технологии гуманизации образования и воспитания: Материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Рязань, Изд-во РГПУ, 1997,- с. 171-173.
7. Балабанова Т.Е. Игра как элемент технологии гуманизации и гуманитаризации обучения физике // Концептуальные основы и технологии гуманизации образования и воспитания: Материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Рязань, Изд-во Р111У, 1997,-с. 171 -173.
8. Балабанова Т.Е., Балабанов Е.Т. Индивидуальное рабочее место учащегося в кабинете физики средней школы // Преподавание физики в высшей школе: Сборник научных трудов МШУ. - М.: Изд-во "Прометей", 1997,№11, с.3-11.
9. Балабанова Т.Е., Балабанов Е.Т. Использование геркона для изучения маг нитного поля катушки с током // Преподавание физики в высшей школе: Сбор ник научных трудов Ml JUL У. - М.: Изд-во "Прометей", 1998,№12, ч.1, с.52-56. 10. Балабанова Т.Е. Демонстрация относительности механического движения в курсе физики средней школы // Преподавание физики в высшей школе: Научно-методический журнал,МПГУ. - М.: Изд-во "Прометей", 1998,№13, с.3-5.
11. Балабанова Т.Е. Фронтальный физический эксперимент в условиях современного физического кабинета // Проблемы учебного физического эксперимента: Сборник научных трудов. Вып.б.-Глазов-СПб.: Изд-во ГТПИ, 1998,- с.32-33.
12. Балабанова Т.Е. Использование индивидуального рабочего места учащегося во фронтальном эксперименте при изучении статики в средней школе // Проблемы учебного физического эксперимента: Сборник научных трудов. Вып.9.-Глазов-СПб.: Изд-во ГПЖ, 1999,- с.41-43.
13. Балабанова Т.Е. Малая оптическая скамья // Проблемы учебного физического эксперимента: Сборник научйых трудов. Вып.Ю.-Глазов-СПб.: Изд-во ГГПИ, 1999,- с.52-55.
14. Балабанова Т.Е. Дифференцированньш фронтальный эксперимент по физике в средней школе // Новые технологии в преподавании физики: школа и вуз: Сборник аннотаций докладов Второй международной научно-методической конференции.-М., МПГУ, 2000,-с.59.
15. Балабанова Т.Е., Балабанов Е.Т., Степанов В.А. Технология осуществления деятельностного подхода в преподавании физики в средней школе // Физическое образование в XXI веке: Тез. док. съезда российских физиков-преподавателей.-М., МГУ, 2000.
По теме исследования автор выступал с докладами на Российских, межвузовских, региональных научно-практических конференциях ученых-методистов и учителей физики. Результаты исследования внедрены в практику обучения в школах №19, 55, 61 г.Рязани. В школе №55 г.Рязани в соответствии с разработанной моделью класса-лаборатории оборудован кабинет с применением физических минилабораторий.
