Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Основы теоретизации знаний по физике в полной средней школе .16
1.1 Проблема отображения методологических принципове обучении физике 16
1.2. Методологические принципы как системообразующий фактор при изучении физических теорий 26
1.3 Принципы теоретизации знаний учащихся в школьном курсе физики 31
1.3.1 Система методологических принципов - необходимое условие теоретизации знаний 31
1.3.2 Методологические принципы как критерии отбора содержания и структуризации учебного материала 48
1.3.3 Рефлексия как необходимое условие использования методологических принципов 54
Глава 2. Методическая система использования методологических принципов в обучении физике 62
2.1 Методическая концепция теоретизации знаний учащихся на основе методологических принципов 62
2.2 Формирование эмпирической основы для усвоения методологических принципов 69
2.2.1 Отображение принципа математизации в обучении физике 69
2.2.2 Принцип инвариантности как способ теоретизации знаний 86
2.2.3 Использование принципа причинности в целях теоретизации знаний учащихся 97
2.2.4 Отображение принципов соответствия и дополнительности в обучении физике 106
2.3 Выявление роли методологических принципов в теоретическом познании (обобщающие семинары) 112
2.4 Методика изложения специальной теории относительности (в курсе физики 11 класса) 133
Глава 3. Содержание и результаты педагогического эксперимента 160
3.1 Общая организация педагогического эксперимента 160
3.2 Результаты педагогического эксперимента и их интерпретация 162
3.3 Педагогический эксперимент в 11 классе 177
Заключение 185
Библиография 187
Приложение 203
- Проблема отображения методологических принципове обучении физике
- Методическая концепция теоретизации знаний учащихся на основе методологических принципов
- Общая организация педагогического эксперимента
Введение к работе
Актуальность исследования обусловлена очевидной необходимостью совершенствовать процесс формирования теоретических знаний учащихся полной средней школы. В качестве основы этого совершенствования рассматриваются методологические принципы, которые выступают как нормативные постулаты теоретической деятельности и как системообразующие факторы построения физических теорий. В качестве одного из средств освоения учащимися методологических принципов выступает осознание ими своей деятельности по усвоению и систематизации знаний (рефлексия).
Решение этой проблемы должно достаточно органично входить в учебный процесс, как изменяя его отдельные аспекты (способы активизации, интенсификации познавательной деятельности), так и расширяя возможности учащихся. Данная проблема являлась предметом изучения многих исследователей за последние десятилетия. Подходы к ее решению менялись на разных этапах развития образования в зависимости от социальной ориентации школы, уровня разработанности научных представлений о ходе умственного развития школьников и способах управления этим развитием в процессе обучения. Данный вопрос приобретает особое значение в переходные и переломные периоды общественного развития, когда устоявшиеся традиционные модели обучения входят в противоречие с новыми условиями жизни. Действительно, современные общественные преобразования приводят к таким новым условиям как многовариантность и сложность социальных и экономических реалий жизни. Чтобы стать социально-динамичными и профессионально-мобильными работниками необходимо, помимо высокого уровня образованности, иметь профессионально значимые качества, имеющие полифункциональный характер, одними из которых являются творческая активность и умение быстро адаптироваться к быстро меняющимся экономическим условиям. Это требует наличия теоретического уровня мышления со всеми необходимыми для этого атрибутами: построение мысленных моделей ситуаций, выдвижение гипотез и по строение теорий деиствования, анализ адекватности своих представлений о реальности и т.д.
В психолого-педагогической литературе в контексте проблемы интенсификации процесса обучения, повышения его эффективности и развивающего воздействия на учащихся активно обсуждается вопрос изучения методологии науки и построения школьных курсов в соответствии со структурой научного познания. Это связано с тем, что идея использования методологии науки как основы для создания образовательных систем находится в точке пересечения важнейших вопросов обучения: необходимости рационального сокращения объема учебного материала, его более четкой систематизации; формирования у учащихся представлений о целостной научной картине мира; активизации процесса познания и повышения интереса учащихся к нему; индивидуализации обучения, его обращение к личности и потребностям ученика. Наличие у учащихся умений и навыков осуществления познавательной деятельности, качественно и количественно соответствующих каждому этапу обучения, является, по мнению ряда авторов (В.Н.Талызина, В.А.Усова, Е.Н.Кабанова-Меллер, Н.А.Вербицкая, Г.М.Голин, В.С.Данюшенков и др.) обязательным условием его эффективности.
Действительно, обучение физике в школьном курсе нельзя улучшать путем механического включения в программы все новых и новых фактов и открытий - такое направление в методике неизбежно привело бы к накоплению разрозненных сведений. Неслучайно современной физике присуще стремление к синтезу, к использованию и рассмотрению появляющихся открытий с позиции фундаментальных принципов, стержневых обобщений, которые остаются незыблемыми при любых поворотах науки. К числу таких фундаментальных обобщений, сформированных в науке, относятся методологические принципы соответствия, причинности, инвариантности, дополнительности, математизации и др. Выделенные принципы выступают в физической науке как обобщение опыта теоретической деятельности и являются методами конструирования теоретического описания реальности.
Анализ философской, психолого-педагогической литературы показывает, что общие вопросы формирования умений и навыков, а также подходы к формированию наиболее специфических, частных умений и навыков, относимых к отдельным учебным предметам, разработаны в достаточной мере. В то же время, например, из используемых физикой методов исследования - экспериментального и теоретического - лишь первый представлен в методике школьного обучения физике относительно полно. Что же касается теоретического метода физики, то он представлен в школьном курсе гораздо схематичнее. Достаточно сослаться, например, на то, что лишь в последние годы получили признание идеальные объекты и модели как предметы физических теорий (а не непосредственно объекты реальности). В стандарт физического образования лишь недавно включены вопросы методов научного познания (моделирование явлений и объектов природы, их свойств и отношений, принцип соответствия, принцип причинности, роль математики в физике, эксперимент и теория в процессе познания мира и др.). Анализ методической литературы (В.Г.Разумовский, Н.Е.Важеевская и др.), результаты проведенного нами анализа ответов абитуриентов по физике в ВГПУ, анкетирование студентов первого курса и учителей физики на курсах повышения квалификации г.Вологды за последние пять лет свидетельствуют о том, что они имеют недостаточный уровень сформированности методологических знаний и использования теоретических методов познания в физике вообще, что можно расценить как на указание на неудовлетворительное положение дел. Поэтому поиск отражения в школьном курсе физики теоретического метода этой науки является актуальным.
Можно констатировать, что имеет место противоречие между осознаваемой педагогами-практиками и исследователями необходимости скорейшей реорганизации системы использования научных методов познания в школе и уровнем разработанности данной проблемы в современной педагогической науке. Еще одним противоречием современной педагогической действительности является наличие большого количества исследований, подтверждающих необходимость формирования у учащихся умений и навыков осуществлять познавательную теоретическую деятельность и отсутствием соответствующих методических технологий. Большое внимание уделяли проблеме развивающего обучения в российской педагогике такие ученые, как Л.С.Выготский, Л.В Занков, З.И.Калмыкова, В.В.Давыдов, Д.Б.Эльконин и другие. В разработку проблемы активизации познавательной деятельности учащихся внесли большой вклад такие исследователи как В.Г.Разумовский, В.В.Мултановский, Р.И.Малафеев, Л.Я.Зорина, Н.М.Зверева, Г.М.Голин, B.C. Данюшенков, Ю.А. Сауров, А.А.Никитин, Л.И. Иванова, и др. Разные аспекты включения методологических принципов в школьном курсе физики рассматривались такими исследователями как В.А.Извозчиков, Л.П.Свитков, А.А.Пинский, А.Е.Аникин, И.З.Ковалев, Л.Д.Ердакова, С.М.Макшинский, А.М.Цатурян, М.И.Линник, С.В.Бубликов и другие. Однако в их исследованиях преимущественно рассматривалась лишь роль отдельных принципов в изучении физической теории в школе, либо они использовались для решения общеобразовательных задач (для установления межпредметных связей, формирования физической картины мира, систематизации знаний учащихся и др.) в процессе обучения физике. Такое фрагментарное изучение методологических принципов не могло привести к отображению в индивидуальном сознании учащихся системы основ изучаемых физических теорий, т.к. не было инструмента - системообразующего фактора - для становления теории. Суть проблемы в том, что отображение методологических принципов в обучении нельзя рассматривать как механическую добавку к предметному содержанию школьного курса физики. Каждый методологический принцип позволяет вскрывать ту или иную характеристику теории как системы научного знания в отличие от обыденных суждений. Например, теоретическое знание должно иметь количественную выраженность (строго однозначную или статистическую, вероятностную), в чем проявляется принцип математизации; оно должно вскрывать причинные связи явлений, процессов; предмет изучения должен иметь инвариантные свойства, чтобы оставаться единым при его изучении; они должны отобра жать генезис теории и границы их применимости, что вытекает из принципов дополнительности и соответствия и т.д. Таким образом, наука, чтобы быть теоретической системой, не может не опираться на соответствующую методологию.
Общеизвестно, что достижение цели зависит от процесса ее достижения, от организации этого процесса, от эффективности средств организации этих процессов и методологические принципы в науке исполняют роль ориентиров в организации мыслительной деятельности исследователей. В них закрепляется опыт научного исследования. Поэтому школьники, которые не имеют такого опыта исследования, оказываются неподготовленными к тому, чтобы адекватно оценить роль методологических принципов. Чтобы использование методологических принципов в теоретизации знаний учащихся было системно, необходима технология включения этих ориентиров в процесс мыслительной деятельности учащихся. Таким средством выступает рефлексия, когда происходит анализ и осознание субъектом процессов "внутренних" способов мыслительных действий. В рефлексивной деятельности строятся знания о самой этой деятельности, происходит осознание этой деятельности. Научная рефлексия означает теоретический анализ знания, принятие ряда допущений, моделирование явлений и процессов познания. Рефлексия над способами получения научного знания приводит к выходу за его пределы и порождению нового знания. Результатом же становится теоретическая система знания, которая относительно подлинно отражает реальные зависимости между явлениями, свойствами объектов реального мира. Поэтому только опора на рефлексию и ее учет в процессе обучения позволит подойти к методологическим принципам как необходимым критериям, ориентирам в цепочке организации теоретизации знаний учащихся. Предлагаемая дидактическая система не только позволит рассматривать методологические принципы в единстве с предметными знаниями, но также сможет включить их в процесс получения новых теоретических знаний. Такая методическая технология позволит повысить эффективность обучения и развить у школьников рефлексивные умения.
С появлением методического направления исследований теоретизации знаний учащихся полной средней школы при изучении физических теорий, использующего систему методологических принципов с учетом осознания (рефлексии) учащимися процесса их получения, стала выявляться недостаточная исследованность данного вопроса. Проблема возникает в связи с неадекватностью обращения к рефлексии в практике учебной деятельности и недостаточным развитием средств, методов ее использования в учебном процессе.
Проблема: найти способ построения образовательно-развивающего процесса обучения, связанный с приобщением учащихся к методологическим принципам, который бы вел к теоретизации и систематизации их знаний на основе использования познавательных рефлексивных средств.
Актуальность исследования определяется противоречием между имеющимся резервом методических и дидактических возможностей приобщения учащихся к принципам научного познания и использования этих возможностей для теоретизации и систематизации их знаний на основе рефлексивных способов мыслительной деятельности в учебном процессе и уровнем разработанности данной проблемы в современной методической науке.
Объектом исследования выступает процесс обучения физике в полной средней школе, в том числе в классах с углубленным изучением физики.
Предметом исследования является процесс теоретизации знаний учащихся на основе системы методологических принципов, осуществляющийся в ходе познавательной рефлексивной деятельности.
Целью исследования является разработка методики формирования теоретических знаний учащихся на основе системы методологических принципов в процессе познавательной рефлексивной деятельности.
В соответствии с целью исследования была выдвинута рабочая гипотеза: если будет осуществляться систематическая и целенаправленная работа по использованию системы методологических принципов теоретического познания как системообразующих факторов при изучении физических теорий в полной средней школе, включающая использование рефлексивных способов его получения и построения, то это будет способствовать: теоретизации и систематизации знаний учащихся при изучении физических теорий в школе; более полному и точному пониманию природы физических теорий как системы знаний; большей доступности в усвоении структуры физических теорий; формированию умений использовать методологические принципы для получения адекватного теоретического описания, объяснения и предсказания физических явлений и процессов; формированию способности оценивать эффективность своей деятельности на основе осознания хода познавательной деятельности.
Цель исследования и выдвинутая гипотеза определили следующие задачи исследования:
выявить состояние и тенденции развития методики использования методологических принципов при обучении физике в полной средней школе;
на основании анализа философской и методологической литературы выявить роль и функции методологических принципов в научном познании;
на основе анализа психолого-педагогической литературы выявить структуру познавательного процесса на основе теории деятельности;
разработать теоретическую концепцию использования системы методологических принципов для теоретизации знаний учащихся при систематизации физических теорий, изучаемых в школе;
разработать дидактический материал для учителей и учащихся, включающий в себя элементы нового теоретического содержания изучаемых вопросов, задачи и задания для обобщающих семинаров;
разработать методики диагностики по усвоению соответствующих знаний и умений;
апробировать рекомендуемую методику в практике преподавания физики в полной средней школе.
Теоретико-методологическую основу исследования составляют:
1. работы физиков по вопросам методологической обработки ключевых достижений классической и современной физики и их мировоззренческие и методологические взгляды на различные аспекты науки (Н.Бор, Л.деБройль, В.Гейзенберг, П.Л.Капица, П.Ланжевен, М.А.Марков, М.Планк, Г.П.Томсон, В.А.Фабрикант, Э.Шредингер, А.Эйнштейн и другие).
2. Работы философов, историков, методологов физики по вопросам методологической и мировоззренческой интерпретации ключевых достижений классической и современной физики (В.С.Библер, П.С.Кудрявцев, Б.Г.Кузнецов, И.В.Кузнецов, Б.М.Кедров, М.К.Мамардашвили, Н.В.Овчинников, В.С.Степин, В.С.Швырев, Б.И.Спасский и другие).
3. Методические работы, раскрывающие закономерности развития представлений о роли и сущности физического образования (А.И.Бугаев, С.Е.Каменецкий, В.Г.Разумовский, Р.И.Малафеев, А.В.Перышкин, И.И.Соколов, А.В.Усова, Л.С.Хижнякова, В.А.Орлов, и другие).
4. Фундаментальные работы в области философии образования (Ю.Б.Бабанский, Б.С.Гершунский, В.А.Ситаров, М.Н.Скаткин, В.А.Сластенин и др.).
5. Методические работы по вопросам отражения методологии научного познания в формировании познавательной деятельности учащихся в процессе обучения (Г.М.Голин, В.Ф.Ефименко, Л.Я.Зорина, В.А.Извозчиков, А.С.Кондратьев, В.Н.Мощанский, В.В.Мултановский, Ю.А.Сауров, В.С.Данюшенков, И.Г.Пустильник, В.А.Бетев, В.В.Майер. Л.В.Тарасов, Я.М.Яворский и другие).
Для решения поставленных задач мы использовали следующие методы исследования:
Теоретические: научно-методический анализ содержания программ, стандартов, учебно-методической литературы по теме исследования; анализ работ исследователей, методологов науки по вопросам истории науки, структуры и динамики физического знания, методологии физического познания; моделирование педагогического процесса на основе методологических принципов и рефлексии познавательного процесса. Экспериментальные: проведение констатирующего и обучающего педагогических экспериментов; наблюдение, анкетирование, изучение деятельности учителей и учебного процесса с целью выявления доступности и эффективности предложенных подходов; обработка результатов эксперимента.
Научная новизна и теоретическая значимость состоят в следующем:
1. Предложена концепция теоретизации знаний учащихся полной средней школы в рамках действующих программ школьного курса физики, включающая следующие идеи и положения:
необходимым условием теоретизации знаний является использование системы методологических принципов, уточненное согласно их роли и функциям в научном познании как системообразующих факторов; учет осознания (рефлексии) учащимися познавательной деятельности, где методологические принципы являются критериями организации и управления этим процессом;
достаточным условием является построение содержания и методики изучения тех или иных теорий школьного курса, осуществление и накопление опыта деятельности преподавания, определение знаний и умений школьников и их интерпретация.
2. Разработана методика теоретизации знаний учащихся на основе системы методологических принципов с учетом рефлексии процесса их получения, включающая: а) содержание изучаемых вопросов по каждому принципу, б) дидактический комплекс вопросов, задач и заданий, в) система семинарских занятий.
Разработаны тесты для определения знаний и умений учащихся, получены экспериментальные данные о сформированности их знаний о содержании, функциях и структуре физических теорий.
Практическая значимость исследования заключается в том, что она дает возможность подойти к изложению любой теории в школьном курсе с единых позиций; обеспечивает критерии подбора задач, на основе которых конкретизируются теоретические положения; выявлена роль обобщающих семинаров для формирования методологических позиций учащихся; показаны на примерах изложения кинематики, динамики, СТО процессы становления теоретического знания; разработанная концепция позволяет органически сочетать теорию и эксперимент в изложении физики в школе; на основе концепции исследования разработаны учебные пособия для учащихся и методические пособия для учителей; на основе содержания диссертации разработан спецкурс для студентов «Проблемы теоретизации знаний учащихся на основе методологических принципов».
Достоверность и обоснованность полученных результатов обеспечиваются: опорой на фундаментальные исследования по философии, психологии, дидактике и методике физики; анализом и учетом состояния проблемы в практике обучения; построением экспериментальной методики и ее постепенным внедрением в практику работы общеобразовательных школ; изучением в педагогическом эксперименте знаний и умений учащихся и применением различных методов изучения педагогической практики.
Апробация и внедрение результатов осуществлялись в ходе личного преподавания соискателя по предложенным методикам в школах №8, 16 г.Вологды и учителями школ с общим охватом более 450 учащихся 9-11 классов в школах г.Вологды: школы № 5,8, 13,16, 17, 29, 30, 32, 36.
Основные положения и результаты исследования докладывались автором на межвузовской научно-методической конференции "Государственные стандарты высшего профессионального образования и новые технологии обучения в вузе" (1996, г.Вологда), на межвузовской научно-методической конференции "Проблема формирования теоретических обобщений и вариативность технологии обучения физике" (1999, г. Москва), на межвузовской конференции "Физика в системе современного образования" (1999, г.СПб), на межву зовской научно-методической конференции "Проблема взаимосвязи методологии научных знаний и методов познания в курсе физики 12 летней школы" (2000, г.Москва), на межвузовской конференции "Образование на рубеже 3 тысячелетия" (2000, г. Вологда), на межвузовской научно-методической конференции "Проблемы дидактики и методики преподавания учебных предметов в школе" (1986, г.Москва), на межвузовской конференции "Вузовская наука -региону" (2002, г.Вологда), на межвузовской научно-методической конференции "Проблема теоретических обобщений на уровне законов при изучении физики" (2002, г.Москва).
Исследование осуществлялось в три этапа и имело следующую логику. На первом этапе (1995-97 г.г.) была определена проблема, цель, задачи и гипотеза исследования. Анализировались философская, педагогическая и психологическая литература с целью выявления теоретических основ разработки и использования методологических принципов в обучении физике.
На втором этапе (1997-2001 г.г.) проводилась опытно- экспериментальная работа в рамках изучаемой проблемы, предлагались методические разработки использования на уроках физики методологических принципов.
На третьем этапе (2001-2002 г.г.) проводился анализ и обобщение опытно-экспериментальной работы.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Концепция теоретизации знаний учащихся полной средней школы в рамках существующего и соответствующего стандарта образования школьного курса физики, основанная на использовании системы методологических принципов как системообразующих факторов при изучении физических теорий с учетом осознания (рефлексии) учащимися процесса познавательной деятельности.
2. Структура включения методологических принципов в курс физики полной средней школы.
3. Полученные результаты усвоения школьниками физических теорий (усвоение конкретных элементов знаний, формирование умений).
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, включающего 190 источников. Общий объем диссертации 186 страниц; она содержит 10 рисунков, 2 таблицы, 5 диаграмм, приложение.
Проблема отображения методологических принципове обучении физике
В физике, как и в любой другой науке (естественной или гуманитарной — безразлично) можно выделить три слоя: слой собственно предметных знаний, слой методов познания, специфицированных относительно данной науки и слой историко-научного знания. Первый слой представлен в предмете науки и находит свой выражение в научных фактах, понятиях, законах, теориях, картине мира. Второй слой анализирует метод науки, то есть вскрывает те пути, на которых добываются научные истины и те способы, посредством которых структурируются научные знания. Третий слой вскрывает те конкретно-исторические условия, в которых происходило развитие науки и персонифицирует это развитие, проецируя его на деятельность конкретного учёного.
Можно утверждать, что для освоения науки необходимо добиться отображения в индивидуальном сознании этих слоев в их единстве [165]. Однако здесь же утверждается, что знание "о специфических методах познания и ис-торико-научные знания в содержании образования ещё не достигли того статуса, который определяется целями обучения" [165, с. 107]. Это означает просто то, что будучи заключённым в логическую форму, содержание школьного образования оказалось лишённым своих методологических и исторических корней.
Мы далеки от утверждения, что причина катастрофического положения с физическим образованием кроется в этом отрыве (только ли с ним?), о котором пишет В.Г.Разумовский в работе [141]. Но корни того прагматически утилитарного подхода к обучению, когда формирование системы знаний заменяется набором рецептов (как правильно ответить на тот или иной тест, например), кроются именно здесь. Особенную обеспокоенность вызывает то, что из школьного курса физики оказалось практически изгнанным знакомство с методом физики, вытекающее из возврата к позапрошловековому господству "меловой физики" (ibid). Создавшаяся ситуация имеет своим источником сложившиеся в Отечестве экономические условия, то есть она должна рассматриваться как объективная. И тогда неизбежно становится возрастающей роль теоретического знания, которое должно быть представлено школьникам в процессе его становления, то есть именно процессом, а не его итогом. При этом нельзя обойтись без обращения к методологии научного познания.
Однако и при этом теоретический метод может найти своё отображение в содержании обучения, а методология касается преимущественно этого метода исследования.
Нельзя утверждать, что пути и способы включения в школьный курс физики метанаучных и методологических, в том числе, знаний до сих пор не были предметом исследования в дидактике и частных методиках. Так, в научно-дидактической литературе большое внимание уделялось такому метанаучному вопросу, как структура теории. В исследовании Л.Я.Зориной [51] , специально посвященном этому предмету, выявлено, что старшеклассники при изучении теорий в курсе физики, химии, биологии даже при хорошем уровне знаний фактического содержания теорий слабо ориентируются в том, какие компоненты входят в структуру теории и каков характер связи между этими компонентами. Оперируя такими понятиями как "закон", "принцип", "постулат", "научный факт" и др., они затрудняются в том, чтобы раскрыть содержание этих понятий. Учащиеся также затрудняются в поисках отличий исходных и выводных знаний, соподчинения научной информации внутри теории и др. Это, по мнению Л.Я.Зориной, не только препятствует адекватному усвоению теорий, но и затрудняет поиск оптимальной формы подачи учебного материала, в которой достаточно органично сочетались бы доступность и научность. Отсюда вытекает вывод: необходимо обеспечить освоение учащимися не только фактического, предметного материала, но и методологических знаний, то есть знаний об основных элементах теории и структурно-функциональных связях между ними. Далее круг этих знаний очерчивается следующим образом:
1) научная теория (структурные основные подразделения, природа основных положений, пути верификации);
2) формализация и внематематические положения;
3) идеализации (идеальные объекты и модели);
4) пути получения законов (экспериментальных и теоретических);
5) общенаучные термины;
6) структура различных видов знания.
Отметим, что, на наш взгляд, предмет исследования Л.Я.Зориной не относится к методологии науки, поскольку структура теории — это предметная область науки, здесь находит своё отражение, например, чем отличается физическая теория от теорий других наук, каковы особенности одной физической теории по сравнению с другими. Поэтому анализ физической теории — это просто метанаучный срез, который не следует относить к методологии науки. Из того, что в теоретическом исследовании представлен метод науки, ещё не вытекает, что к методу науки следует отнести и полученный результат, выраженный в той или иной теоретической системе. Иначе это можно сформулировать так: методология предшествует созданию теории (явно или неявно — это другой вопрос: Ньютон в своих "Началах" уделял методологии специальное внимание). Что же касается метанаучного анализа, то его предметом является уже сформулированная теория.
Однако в плане нашего исследования представляют несомненный интерес весьма продуктивные соображения Л.Я.Зориной о том, что методологические знания нельзя рассматривать в отрыве от предметных знаний, от какого-либо конкретного фактического учебного материала. Методологические соображения могут быть представлены лишь в качестве отдельных фрагментов, органично вплетённых в ткань предметного материала.
Методическая концепция теоретизации знаний учащихся на основе методологических принципов
Под теоретизацией знаний учащихся мы понимаем процесс формирования системы теоретических знаний. Только через теоретические схемы отдельные знания учащихся образуют стройную логическую систему, благодаря чему происходит укрупнение информационных блоков, что обеспечивает усвоение большего массива научной информации. Под теоретической схемой мы понимаем совокупность тех методологических принципов, на которых основывается данная теория, то есть мы предлагаем структурировать изучаемый теоретический материал вокруг выделенных принципов (математизации, инвариантности, причинности, соответствия, дополнительности.
Можно изобрести много разных методов изложения одного и того же материала. Когда речь идет об эксперименте, вопрос решается однозначно. Мы хотим сформулировать аналогичную однозначность для изложения теоретического материала. Мы будем исходить из концепции «трехслойной» структуры по физике, которую призвано сформировать у учащихся школьное образование: физические понятия; физические теории; метатеоретические знания. Приставку «мета» мы здесь употребляем в смысле греческого «meta» - вне, за пределами. Это - та совокупность знаний, которая позволяет понять, как строятся физические теории (и физические высказывания вообще), а также оценить истинность и взаимосвязь этих теорий. Именно это знание можно рассматривать как выражающее понимание того, что такое физика. Проблему такого знания пытаются решать, например, некоторые программы интегрированных курсов, что, естественно, позволяет раскрыть место физики в общечеловеческом познании. Другое дело, можно ли здесь рассчитывать на достаточный фактический материал, который требуется для метатеоретических обобщений.
Теоретический анализ функций методологических принципов в науке выявил возможность разработки концепции теоретизации знаний учащихся при изучении физики на основе этих принципов в рамках действующих программ школьного курса физики. Эта концепция включает следующие идеи и положения:
а) необходимым условием теоретизации знаний в науке является использование системы методологических принципов, как системообразующих факторов;
в) учет осознания (рефлексии) познавательной деятельности исследователя, когда методологические принципы являются критериями организации и управления этим процессом.
Для реализации этих идей в школьной действительности необходимо учитывать специфику закономерностей усвоения учащимися научных знаний, так как оно нетождественно процессу их получения в науке. Обоснование этих положений является достаточным условием построения содержания и методики изучения тех или иных физических теорий школьного курса физики. На основе опыта преподавания физических теорий в школе и исходя из природы того или иного принципа, а также опираясь на действующие программы и стандарты физического образования, мы построили программу включения методологических принципов в школьный курс физики, представленную ниже приведенной таблицей. В таблице заштрихованы клетки тех методологических принципов, без обращения к которым нельзя раскрыть (в рамках школьного курса физики) содержательную сторону соответствующего раздела физики. Из этого, естественно, не вытекает, что тот или иной методологический принцип является единственной основой, которая позволяет сформировать структуру и содержание этого раздела - нами здесь отображен только функциональный аспект методологических принципов в содержании курса физики.
Общая организация педагогического эксперимента
В ходе подготовки и проведения экспериментального преподавания для нас первостепенную роль играло следующее обстоятельство. Систематическое формирование представлений о роли теоретических знаний в усвоении физики, значений и функций методологических принципов в выявлении общей структуры в изложении физической теории обуславливает обогащение существующего курса некоторым новым содержанием, т.е. обеспечивает адекватную структуру изложения теории в школьном курсе физики. При этом дело не в том, что к уже зафиксированным частям в программе содержательной части курса механически добавляются новые компоненты - в конечном итоге, цель состоит в оптимизации преподавания программного же материала. Разумеется, содержательный аспект исследования связан с методическим (в собственном смысле слова последнего), т.е. конструирование изложения учебного материала в соответствии с изложенными в первой главе положениями; с составлением системы задач и вопросов, с определением возможностей и соотношений между количественными и качественными критериальными оценками, подбор упражнений и задач, на которых бы отрабатывалась конкретизация теоретических положений. Намечалась структура домашнего задания. Однако коль скоро одна из основных задач исследования состояла в установлении определенного содержания теоретических знаний, то, в первую очередь, нас интересовала доступность предлагаемого материала.
Проверку выполнения этого важнейшего обще дидактического принципа при формировании новых знаний у учащихся возможно осуществить при сравнении степени усвоения новых знаний со степенью усвоения тех вопросов, которые предусмотрены стандартом школьного образования по физике и методика изложения которых считается общепризнанной. Уровень усвоения этих вопросов, которые давно и традиционно изучаются в школе и уровень усвоения которых признан, по меньшей мере, удовлетворительным, мы будем, в дальнейшем, называть достаточным уровнем доступности.
При проверке доступности, как и в иных экспериментальных исследованиях, часто материал членится по установленной трехуровневой шкале. Мы, однако, отказались от такого членения учебных заданий по следующим причинам. Дело в том, что методологические знания есть уже, образно говоря, знания о знаниях. Поэтому простое воспроизведение положений по методологии, скажем принципа причинности, дополнительности, очевидно, сложнее воспроизведения и усвоения конкретного материала в соответствии с этими принципами. Отсюда вытекает, что мы не можем при проверке доступности требовать совпадения степени усвоения предметных знаний (на уровне их воспроизведения) со степенью воспроизведения знаний по методологии и роли теории.
На основе вышесказанного, мы отнесли все задачи и вопросы по методологии науки к третьему уровню трудности и, соответственно, проверяли их доступность путем сравнения с уже установленным достаточным уровнем доступности материала на третьем уровне.
В ходе экспериментального преподавания надо было выяснить соотношение и характер употребления количественных и качественных критериальных оценок применимости конкретных теоретических описаний. Требовалось установить, какая часть учащихся способна воспроизвести количественные » оценки и качественные умозаключения по применимости изучаемых понятий; особенно важно было определить, как быть с количественными оценками, которые зачастую требуют громоздких вычислений.
В эксперименте определялась степень повышения эффективности изучения материала, инвариантного при старой и новой методике. Дело в том, что в ряде педагогических исследований последних лет было обнаружено, что учащиеся иногда начинали после экспериментального преподавания обнаруживать лучшие знания по вопросам, содержание которых не затрагивалось экспериментальной методикой. Например, предлагается новая методика изучения свойств твердых тел, берущая в качестве стержневого понятие анизотропии; при этом может оказаться, что учащиеся начнут обнаруживать лучшие знания по другим разделам, скажем, по свойствам тока в металлах или по волновым свойствам света, хотя опытное преподавание не велось во время изучения этих тем. Отметим, что этот эффект затруднительно назвать переносом знаний в обычном смысле, ибо неясен инвариантный комплекс переносимых конкретных знаний.
