Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 ПСИХОЛОГО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОБУЧЕНИЯ СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ УЧАЩИХСЯ КЛАССОВ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОГО И ГУМАНИТАРНОГО ПРОФИЛЕЙ 17
1. Различные пути реализации дифференцированного обучения в школе 18
2. Особенности учебно-познавательной деятельности учащихся классов физико-математического и гуманитарного профилей . 21
3 .Особенности целей обучения специальной теории относительности (СТО) учащихся классов каждого из рассматриваемых профилей 23
4. Дидактические основания конструирования содержания СТО для классов рассматриваемых профилей 28
5. Основные требования к выбору методов и средств обучения СТО учащихся классов рассматриваемых профилей 33
Глава 2 НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯНЕКОТОРЫХ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ПОНЯТИЙ РЕЛЯТИВИСТСКОЙ ФИЗИКИ В ШКОЛЕ 42
1. Некоторые методические проблемы изложения СТО в школе . 42
2 .Обзор изложения элементов специальной теории относительности в учебно-методической литературе 51
3. Преобразования Лоренца и проблемы их рассмотрения в школе 55
4. Зависимость инертных свойств частицы от ее скорости 59
5. Обучение релятивистской динамике учащихся физико-математических и гуманитарных классов 64
6.Формирование современные представления о пространстве и времени в классах рассматриваемых профилей 72
Глава 3 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ НОВЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ ОБУЧЕНИИ СТО В ШКОЛЕ 77
1. Психологические особенности использования компьютера в процессе обучения
2. Использование компьютерных технологий при обучении физике как один из элементов научного познания 81
3. С ложность реализации принципа наглядности при обучении СТО 86
4. Классификация программных средств по функциональному на значению 88
5. Обучение СТО с использованием элементов новых компьютерных технологий 99
Глава 4 ОРГАНИЗАЦИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА 109
1. Констатирующий этап педагогического эксперимента 110
2. Поисковый этап эксперимента 112
3. Обучающий этап эксперимента 115
4.Основные результаты педагогического эксперимента 125
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 128
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 131
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 146
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 166
- Различные пути реализации дифференцированного обучения в школе
- Некоторые методические проблемы изложения СТО в школе .
- Психологические особенности использования компьютера в процессе обучения
Введение к работе
В настоящее время отечественное школьное образование вступило на новый этап своего развития. Создание дифференцированной школы, идея организации непрерывного образования в системе школа-вуз и набирающая темпы и размах информационная революция вызывают и предполагают глубокие изменения в сфере как всего школьного образования, так и физического образования, в частности. В связи с этим возникает необходимость в обеспечении учителей новым методическим материалом, отвечающим современным тенденциям в образовании. Более того, как отмечает СЕ. Каменецкий, «необходимо не просто менять уже существующую методику обучения физики, а создавать качественно новую» [70], опирающуюся на принципы дифференцированного обучения, использующую весь арсенал современных средств как педагогических, так и компьютерных технологий. Все это касается и методики обучения специальной теории относительности в старшей школе.
Специальная теория относительности (СТО) - раздел физики, который играет важную роль в формировании научного мышления и мировоззрения школьников, современных представлений о пространстве и времени. Поэтому, педагогическая целесообразность включения в школьный курс физики СТО не подвергается сомнению. Несмотря на то, что СТО в отечественной средней школе начали изучать с 1972 года, до настоящего времени существует множество методических проблем обучения СТО в школе. Это связано со спецификой этой фундаментальной физической теории, а именно, сложный понятийный аппарат, предполагающий наличие определенных навыков абстрагирования, математическое описание, требующее высокого уровня подготовки учащихся и сложность представления и визуализации процессов и экспериментов, объясняемых с позиций теории относительности.
Учеными-методистами проделана огромная исследовательская работа по разработке методики обучения СТО в школе. Частично ее результаты воплощены в действующих программах, учебниках и учебных пособиях по фи-
зике. Они различаются по объему, структуре и толкованию рассматриваемых вопросов.
Соответствующие разделы есть в школьных учебниках и пособиях по физике А.Т. Глазунова, О.Ф. Кабардина, А.Н. Малинина, В.А. Орлова, А.А. Пинского; Г.Я. Мякишева, Б.Б. Буховцева; И.И. Нурминского; Н.М. Шахмае-ва, С.Н. Шахмаева, Д.Ш. Шодиева; Б.М. Яворского и других.
Проблемам совершенствования обучения СТО в средней школе посвящены кандидатские диссертации Г.Б. Аверьянова, Ш.М. Валиходжаева, Г.М. Голина, А.С. Дробата, Н.М. Зверевой, Л.Я. Зориной, З.К. Исмаилова, В.И. Коломина, Р.Э. Нудельмана, О.С. Руденко, А.С. Сиэппи, Г.А. Яшиной, а также докторская диссертация А.А. Пинского.
Однако, несмотря на большое количество исследований, к настоящему моменту отсутствует единая точка зрения на методику обучения СТО в школе. Более того, в настоящее время, когда происходит активное внедрение в практику школы современных педагогических и информационных тенденций в образовании, когда идет широкомасштабная профильная дифференциация, существующие проблемы, связанные с обучением СТО в школе в таких условиях особенно обострились и приобрели новую направленность.
Среди многочисленных профилей обучения достаточно четко выделены физико-математический и гуманитарный. Они являются одними из наиболее массовых и, одновременно, полярно-противоположных профилей, в плане специфики учебно-познавательной деятельности и конкретных способностей учащихся. Поэтому мы выбрали именно эти профили для исследования.
Как показал проведенный в классах физико-математического и гуманитарного профилей констатирующий этап педагогического эксперимента, большинство учителей физики в гуманитарных классах за основу содержания обучения релятивистской физике берут программу курса физики для средней общеобразовательной школы и, лишь немногие из них вносят в эту программу незначительные коррективы. Более того, некоторые учителя, рабо-
тающие в гуманитарных классах существенно сокращают или вообще исключают соответствующую тему из курса физики, считая ее слишком сложной и отводя ей второстепенную роль. При таком подходе не учитываются цели обучения СТО учащихся классов гуманитарного профиля и специфика их учебно-познавательной деятельности, их интересы и профессиональные намерения, что не позволяет в должной степени сформировать у них представления об естественнонаучной картине мира и естественнонаучное мышление. С нашей точки зрения значение изучение СТО в гуманитарных классах не только не меньше, но даже больше, чем в физико-математических классах. Это связано с тем, что в гуманитарных классах физическое образование, как правило, завершается, а после физико-математических продолжается в соответствующих высших учебных заведениях.
В классах физико-математического профиля учителя при организации процесса обучения СТО в основном руководствуются учебниками и учебными пособиями для физико-математических классов. В соответствующих разделах этих учебников СТО представлена достаточно полно и развернуто. Однако наряду с несомненными достоинствами содержания СТО в них, они не свободны от недостатков. Изложение как релятивистской кинематики, так и динамики строится в виде дискретного рассмотрения понятий, в разных учебниках ставятся различные акценты, различены круг и объем рассматриваемых понятий, их структура и толкование. Это же можно сказать и относительно учебников для общеобразовательных классов, в основном использующихся для обучения физике в гуманитарных классах.
Другими словами, при том способе изложения СТО, который применен в действующих учебниках по физике, релятивистская физика не представлена законченной и последовательной в своем развитии, что ведет к отсутствию систематичности знаний и представлений о логической структуре и целостности специальной теории относительности у учащихся как физико-математических, так и гуманитарных классов, что не отвечает современным требованиям к образовательному процессу.
Кроме того, большинство учителей физики, работающих в классах физико-математического и, особенно, гуманитарного профилей, испытывают трудности в реализации принципа наглядности при изучении элементов специальной теории относительности. Это связано с тем, что невозможным является осуществление экспериментов этой физической теории в условиях школьной лаборатории, тем более, что часть из них вообще относится к разряду мысленных.
В результате учитель испытывает недостаток учебно-методических пособий и вспомогательных средств, созданных по таким методикам обучения СТО в физико-математических и гуманитарных классах, которые реали-зовывали бы системный подход к обучению СТО в этих классах, учитывали особенности учебно-познавательной деятельности учащихся физико-математических и гуманитарных классов и основные общедидактические и частно-методические принципы обучения. Другими словами, в школе ощущается необходимость обеспечения учителей физики, работающих в физико-математических и гуманитарных классах новым методическим материалом для обучения СТО, учитывающим современные педагогические и информационные тенденции в образовании.
Общеизвестно, что сегодня в мире наблюдается новый этап компьютеризации различных видов образовательной деятельности, вызванный развитием компьютерных технологий. Графика, анимация, фото, видео, звук, текст в интерактивном режиме работы создают интегрированную информационную среду, в которой учитель и обучаемый обретают качественно новые возможности. Компьютерные технологии в образовании находят применение - от детского до пожилого возраста и от вузовских аудиторий до домашних условий. Результаты исследований института ЮНЕСКО по информационным технологиям в образовании показывают, что эти технологии существенно повышают интерес к обучению.
К настоящему времени выполнен ряд исследований, посвященных проблеме применения элементов новых компьютерных технологий в школе
Г.Н. Александров И.Н. Антипов, Н.Б. Бальцюк, Е.П. Велихов, Б.С. Гершун-ский, Ю.А. Дробышев, И.В. Роберт и другие. Однако, вопрос использования элементов компьютерных технологий в качестве средства обучения СТО в школе с целью реализации принципа наглядности изучен недостаточно.
Таким образом, необходимость совершенствования методики обучения СТО в физико-математических и гуманитарных классах с учетом современных педагогических и информационных тенденций определяют актуальность выбора темы исследования.
В результате анализа сложившейся практики обучения СТО в школе, анализа научно-методической литературы, диссертационных исследований, анкетирования учителей, ведущих занятия в классах рассматриваемых профилей было выявлено противоречие между необходимостью совершенствования методику обучения СТО с учетом современных педагогических и информационных тенденций, и сложившейся практикой обучения СТО в классах физико-математического и гуманитарного профилей.
Выявленное противоречие обуславливает проблему исследования, которая заключается в необходимости совершенствования методики обучения СТО как в физико-математических, так и гуманитарных классах с учетом современных педагогических и информационных тенденций в образовании.
Решение этой проблемы, с нашей точки зрения, будет содействовать достижению следующих общих целей обучения специальной теории относительности в классах физико-математического и гуманитарного профилей с учетом социально-личностного подхода.
Формированию у учащихся научного мышления, ознакомлению школьников с современными представлениями о пространстве и времени и взаимосвязи их свойств с физическими законами.
Формированию научного мышления учащихся, развитию их творческих способностей, воспитанию любви к поиску истины.
Обобщению и систематизации знаний учащихся о СТО в рамках системного подхода.
4) Повышение познавательной активности учащихся путем визуализации физических процессов и наглядной демонстрации их динамики, моделирования и имитации изучаемых экспериментов и явлений при помощи компьютерного демонстрационного приложения с анимационными эффектами.
Объект исследования: процесс обучения физике в средней школе.
Предмет исследования: методика обучения специальной теории относительности в классах физико-математического и гуманитарного профилей.
Цель исследования заключается в разработке теоретически обоснованной методической системы (целей, содержания, методов и средств) обучения специальной теории относительности учащихся классов физико-математического и гуманитарного профилей с учетом современных педагогических и информационных тенденций, а именно: профильной дифференциации школы, организация непрерывного образования в системе школа-вуз и использование элементов новых компьютерных технологий в образовательном процессе.
Методологической основой исследования является методология физики, современные педагогические теории активизации познавательной деятельности учащихся в условиях профильной дифференциации и формирования системности знаний; методология использования новых компьютерных технологий в образовательном процессе.
При разработке гипотезы исследования мы опирались на результаты работ психологов, посвященных развитию интеллектуальных способностей учащихся (Л.С. Выготский, В.В. Давыдов, З.И. Калмыкова, С.Л. Рубинштейн и др.); теоретическим основам психологии личности (А.А. Бодалев, А.Н. Леонтьев и др.); структуре общих и специальных способностей (В.А. Крутец-кий, Т.В. Кудрявцев, Н.С. Лейтес, В.П. Ягункова, П.М. Якобсон и др.).
Мы учитывали результаты дидактических исследований, посвященных проблеме индивидуализации и дифференциации обучения (Н.К. Гончаров, В.М. Монахов, Е.С. Рабунскнй, И. Унт, Н.М. Шахмаев и др.).
В исследовании мы опирались на работы отечественных ученых, относящиеся к содержанию школьного курса физики (Г.М. Голин, ЛЯ.Зорина, СЕ. Каменецкий, В.В. Мултановский, А.В. Перышкин, А.А. Пинский, В.Г. Разумовский, Н.А. Родина, Л.С. Хижнякова, Э.В. Эвенчик и др.).
Кроме того, мы опирались на теоретические основы методики преподавания физики, отбора содержания школьного курса физики и его конструирования в условиях дифференцированного обучения, разработаные Н.С. Пурышевой.
Также теоретическую основу исследования составляет раскрытие проблемы применения новых компьютерных технологий при обучении физики в школе (Г.Н. Александров, Н.Б. Бальцюк, Ю.А. Дробышев, Б.С. Гер-шунский, И.В.Роберт и др.).
Гипотеза исследования: качество знаний по теории относительности учащихся классов физико-математического и гуманитарного профилей можно повысить, если методика обучения СТО в каждом из рассматриваемых профилей будет учитывать:
особенности профилей обучения: специфику целей, структуру конкретных способностей и характер учебно-познавательной деятельности учащихся рассматриваемых профилей;
системный подход при обучении СТО в каждом из рассматриваемых профилей с целью раскрытия становления и целостности СТО; законченности и последовательности в ее развитии;
идею организации непрерывного процесса формирования фундаментальных понятий СТО в системе школа-вуз;
возможность использования компьютерных демонстраций с анимационными эффектами, созданных при помощи новых компьютерных технологий, в качестве средства обучения с целью реализации принципа наглядности.
Цели и гипотеза исследования определяют задачи исследования:
Изучить опыт и проанализировать состояние проблемы обучения теории относительности в классах физико-математического и гуманитарного профилей на современном этапе.
Проанализировать особенности учебно-познавательной деятельности и конкретных способностей учащихся физико-математических и гуманитарных классов, используя соответствующую научно-методическую литературу.
Сформулировать теоретически обоснованные основные положения методики обучения СТО в классах физико-математического и гуманитарного профилей с учетом современных педагогических и информационных тенденций.
Разработать методическую систему (цели, содержание, методы и средства) для обучения специальной теории относительности в классах физико-математического и гуманитарного профилей, то есть, для каждого профиля:
определить общие и специфические цели обучения специальной теории относительности;
определить логическую структуру курса специальной теории относительности;
осуществить отбор и конструирование содержание обучения специальной теории относительности с позиций системного подхода и с учетом идеи организации непрерывного процесса формирования фундаментальных понятий СТО в системе школа-вуз;
определить методы и средства обучения СТО;
создать демонстрационное приложение при помощи новых компьютерных технологий с целью реализации принципа наглядности.
5. Экспериментально проверить разработанную методику.
Методы исследования:
- изучение и анализ психологической, педагогической и научно-ме
тодической литературы по теме исследования;
изучение содержания и организации учебного процесса обучения СТО в классах физико-математического и гуманитарного профилей;
наблюдение за работой учителей физики в процессе обучения СТО;
теоретический анализ и синтез;
конструирование;
- организация и проведение педагогического эксперимента.
Исследование проводилось в несколько этапов.
На первом этапе исследования (1994-1996г.г.) был проведен констатирующий эксперимент и проанализировано состояние рассматриваемой проблемы на основе изучения литературы, диссертационных исследований и опыта работы.
На втором этапе (1996-1998г.г.), который носил поисковый характер, разрабатывались методические пособия и рекомендации, с использованием которых впоследствии велось преподавание темы «Основы СТО» в гимназии №1515 г.Москва, школах №718, № 845 г. Зеленоград и школы №14 г.Химки, Московской области.
На третьем этапе (1998-1999г.г.) проводилось экспериментальное преподавание в физико-математических и гуманитарных классах по разработанным методическим материалам с использованием созданного программно-методического комплекса в гимназии №1515 г.Москва, школах №718, № 845 г. Зеленоград.
Научная новизна и теоретическая значимость исследования состоит в том, что:
- с учетом современных педагогических и информационных тенденций в образовании теоретически обоснованы основные положения методики обучения СТО в физико-математических и гуманитарных классах:
обучение СТО в условиях профильной дифференциации;
обучение СТО с позиций системного подхода с целью организации непрерывного процесса формирования основных понятий СТО в системе школа-вуз;
использование элементов новых компьютерных технологий при обучении СТО в школе;
разработана методическая система (цели, содержание, методы и средства) обучения СТО в физико-математических и гуманитарных классах в рамках предлагаемой методики;
впервые создан программно-методический комплекс по теме «Основы СТО», включающий:
конкретные учебные материалы;
компьютерные демонстрации с анимационными эффектами;
методические рекомендации обучения СТО по предлагаемой методике.
Практическая значимость работы заключается в том, что:
с позиций системного подхода разработаны содержание, методы и средства обучения СТО учащихся рассматриваемых профилей;
разработаны конкретные учебные материалы и методические рекомендации для обучения СТО в классах каждого из рассматриваемых профилей на основе сформулированных основных положений предлагаемой методики;
создан комплект компьютерных демонстраций с анимационными эффектами по теме «Основы СТО».
Эти материалы могут быть непосредственно использованы в практике школы.
На защиту выносится:
- теоретическое обоснование целесообразности совершенствования
методики обучения СТО в классах физико-математического и гуманитарного
профилей с учетом современных педагогических и информационных тенден
ций в образовании;
основные положения методики обучения СТО в каждом из рассматриваемых профилей с позиции системного подхода;
программно-методический комплекс, включающий компьютерное демонстрационное приложение по СТО.
Апробация и внедрение результатов исследования. Основные идеи и результаты исследования обсуждались на:
конференции студентов, молодых ученых и учителей, май 1996 года;
научной конференции МШУ им. В.И.Ленина, март 1997г.;
конференции студентов, молодых ученых и учителей в Ml Л У им. В.И. Ленина, май 1997года;
научной конференции МГПУ в марте 1998г.;
научной конференции МГПУ в марте 1999г.;
пятой международной конференции «Физика в системе современного образования» г. С.-Петербург, июнь 1999года;
международной научной конференции «Герценовские чтения» в РГПУ им. А.И. Герцена, июнь 1999г;
второй международной конференции «Новые технологии в преподавании физики: школа и вуз», март 2000г.
Структура и содержание работы.
Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, списка литературы, приложений.
Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, определяются предмет и объект исследования, выдвигается гипотеза, ставятся цели и задачи, формулируются методы достижения и решения проблем исследования.
В первой главе раскрываются психолого-педагогические основы методики обучения СТО в физико-математического и гуманитарного профилей.
Анализ литературы и изучение сложившейся практики обучения позволили сделать вывод о целесообразности методики обучения специальной
теории относительности в классах физико-математического и гуманитарного профилей на уровне целей, содержания, методов и средств обучения.
Курс релятивистской физики в этих классах, помимо общих целей обучения, имеет и специфические, связанные с профилем обучения, реализация которых требует и нового содержания. Новое содержание необходимо и для развития естественнонаучного мышления учащихся на уровне интегра-тивных теоретических обобщений.
Конструирование содержания специальной теории относительности в классах физико-математического и гуманитарного профилей происходило с позиций системного подхода и с учетом современных педагогических и информационных тенденций.
Во второй главе представлены научно-методические основы формирования фундаментальных понятий релятивистской физики в классах физико-математического и гуманитарного профилей и представлен научно-методический анализ существующих методических проблем, возникающих в процессе обучения СТО на современном этапе. Вместе с тем, в этой главе предложено конкретное решение обозначенных методических проблем обучения СТО с учетом современных педагогических тенденций, в частности принципов дифференцированного обучения и преемственности в системе школа-вуз. В связи с этим во второй главе раскрываются основные положения предлагаемой нами методики обучения СТО, касающиеся содержания СТО в каждом из рассматриваемых профилей.
Третья глава диссертации посвящена теоретическому обоснованию целесообразности использования компьютерных демонстраций с целью реализации принципа наглядности при обучении теории относительности. В ней присутствует обзор различных существующих современных программных средств и их классификация, приводятся аргументы обосновывающие использование автором для создание демонстраций программного средства PowerPoint.
Кроме того, в ней обозначены педагогические требования, связанные с использованием компьютерных демонстраций непосредственно в учебном процессе. Далее в третьей главе раскрыта суть предлагаемых компьютерных демонстраций, освещены методические цели использования каждой из них, приводится обоснование использования их в каждом конкретном месте изложения.
Четвертая глава исследования описывает систему педагогического эксперимента, проводимого соискателем в школах г. Москва, г. Зеленоград и г. Химки с 1994 по 1999 г оды. Экспериментальная проверка методического обеспечения курса теории относительности для классов физико-математического и гуманитарного профилей доказала его эффективность и правомерность.
В заключении сформулированы результаты, полученные в итоге проделанного нами диссертационного исследования.
В приложениях помещены фрагменты конкретных учебных материалов для обучения специальной теории относительности в физико-математическом и гуманитарном классах по предлагаемой методике.
Различные пути реализации дифференцированного обучения в школе
В этой главе будет рассмотрено психолого-педагогическое обоснование основных положений предлагаемой автором методики обучения специальной теории относительности учащихся классов физико-математического и гуманитарного профилей, учитывающей:
- особенности учебно-познавательной деятельности и конкретных способностей учащихся физико-математического и гуманитарного классов;
- использование системного подхода при конструировании содержания и формирование у учащихся обоих профилей системных знаний по СТО;
- идею непрерывного образования в системе школа-вуз;
- реализацию принципов систематичности, научности, преемственно сти, наглядности, генерализации и цикличности обучения СТО. Начнем с рассмотрения термина «методика обучения». В своей док торской диссертации, посвященной истории методики обучения физике, И.К.Турышев указывает, что вопрос с терминологией «...окончательно не решен» [152], что естественно вызывает определенные трудности. В нашем исследовании мы руководствовались определением данного термина, приве денного в работе В.В.Антонова [5]. Под методикой обучения мы понимаем всю методическую систему, включающую в себя: цели, содержание, методы, формы и средства обучения, в нашем случае, обучения специальной теории относительности (СТО) в классах физико-математического и гуманитарного профилей.
Для того, чтобы определить цели обучения и сконструировать содержание данной темы в классах названных профилей, целесообразно рассмотреть сначала психолого-педагогические аспекты обучения теории относительности в условиях профильной дифференциации.
1. Различные пути реализации дифференцированного обучения в школе
Одной из задач, стоящих перед средним образованием на современном этапе, является создание благоприятных условий для обучения и развития ученика с учетом его интересов и способностей. Именно необходимость решения этой задачи потребовала внедрения и расширения в практическую деятельность школы дифференциации и индивидуализации обучения.
В настоящее время широко пропагандируется профильная дифференциация в средней школе. Создаются гимназии, лицеи с различными специализациями. Наряду с ними остаются школы, основывающиеся на базовых программах по основным дисциплинам, но и в них существуют классы различного профиля: гуманитарного, экономического, художественного, физико-математического и т.д. Сегодня более 15% российских школьников учатся в специализированных или профессионально-ориентированных классах, и имеются все предпосылки к тенденции увеличения числа таких классов, так как на практике результаты обучения в них весьма положительны и прогрессивны.
В таких условиях возникает трудность, связанная с разработкой новых методик обучения как полных курсов различных предметов в целом, так и отдельных тем с учетом особенностей того или иного класса в условиях дифференцированного образования.
Следует отметить, что существо понятий дифференциации и индивидуализации обучения раскрывается во многих исследованиях (В.П.Чистякова, И.Унт, Н.М. Шахмаев, В.М.Монахов, К.П.Орлов и др.).
Анализ научно-методической литературы показал, что существуют несколько подходов к определению этих понятий, сопоставление которых наиболее полно проведено Н.С.Пурышевой [123;124]. В ее работах рассмотрен ряд подходов к раскрытию данных терминов, выделены достоинства, обозначены недостатки каждого из них, а также определена область применения каждого из них.
В нашем исследовании мы опирались на представление о дифференцированном обучении как об обучении с учетом типичных индивидуальных различий учащихся, при котором учащиеся группируются на основании каких-либо особенностей для отдельного обучения [152].
Идея о необходимости дифференциации образования возникла давно. На современном этапе, когда повсеместно возникают учебные заведения различного типа, вопрос о целесообразности внедрения процесса дифференциации в школу вновь актуален.
Так как предметом нашего исследования является дифференцированное изучение специальной теории относительности в старшей школе, поэтому целесообразно сначала привести краткий обзор некоторых сведений, касающихся дифференцированного обучения вообще.
Сегодня различают два основных типа дифференциации: внутреннюю и внешнюю. Внутренняя дифференциация - это такая организация обучения, при которой учащиеся разбиваются на микрогруппы внутри класса с учетом их индивидуального уровня подготовки и способностей. То есть критерием такой дифференциации становится уровень подготовки учащихся. При внутренней дифференциации обучение ведется по одинаковым учебным планам, программам, учебникам, но учитель использует различные методы обучения для каждой микрогруппы учеников. Особенность внутренней дифференциации в том, что при такой организации обучения реализуется направленность не только на учащихся, испытывающих трудности, но и на одаренных. Здесь следует отметить, что некоторые методисты такую форму обучения называют индивидуализацией [53; 124; 152].
Некоторые методические проблемы изложения СТО в школе
В данной главе рассматривается научно-методическое обоснование формирования некоторых основных понятий специальной теории относительности с позиций системного подхода и с учетом идеи организации непрерывного процесса формирования основных понятий СТО в системе школа-вуз.
Кроме того, в ней представлено предлагаемое автором содержание обучения СТО в классах физико-математического и гуманитарного профилей, сконструированное с учетом принципов систематичности, последовательности, доступности, научности; генерализации и цикличности, а также с целью формирования у учащихся системных знаний по релятивистской физике и научных представлений о законченности, последовательности и целостности этой физической теории.
1. Некоторые методические проблемы обучения СТО в школе Одной из задач нашего исследования является разработка содержания обучения СТО учащихся физико-математических и гуманитарных классов с позиций системного подхода.
Целесообразность изучения элементов СТО в классах этих профилей обосновывалась в Главе 1 и не вызывает сомнений. Однако, следует отметить, что с обучением СТО в школе всегда было связано множество методических проблем, связанных со спецификой этой физической теории: сложный понятийный аппарат, предполагающий наличие у учащихся определенных навыков абстрагирования и математическое описание, требующее высокого уровня подготовки. Некоторые методические проблемы обучения СТО в школе выделил в своей работе А.А. Пинский [1161:
1. Отсутствует научно-методический анализ основных понятий теории относительности, вследствие чего в некоторых работах допускаются физические ошибки и некорректная трактовка ряда вопросов.
2. Не разработана методика использования релятивистских представлений при формировании фундаментальных физических понятий (энергии, импульса и т.д.)
3. Не разработана методика изучения и использования релятивистских идей в курсе общей физики.
4. Проблема доступности изучаемого материла.
5. Недостаточная математическая подготовка школьников.
На современном этапе к вышеперечисленным проблемам с нашей точки зрения добавились еще несколько:
6. Проблема обучения СТО в условиях профильной дифференциации, в частности в классах физико-математического и гуманитарного профилей.
7. Проблема организации непрерывного процесса формирования основных понятий СТО в системе школа-вуз.
8. Проблема реализации принципа наглядности при обучении СТО.
Таким образом, основной задачей учителя при обучении релятивистской физике в школе, независимо от профиля класса, является ознакомление учащихся с некоторыми основными этапами создания современной научной картины мира и современных представлений о пространстве и времени, массе и энергии; воспитание на этой основе правильного научного мировоззрения.
Такая целевая установка должна оказать решающее влияние на всю методику обучения СТО: на отбор и расположение материала, стиль изложения, методы и средства преподавания и так далее.
Отбор учебного материала для занятий в классах и физико-математического, и гуманитарного профилей определялся целями обучения СТО, стремлением рассказать об основных фактах и открытиях, которые не укладывались в рамки существовавших классических физических теорий и, тем самым, стимулировали создание новых теорий и гипотез; показать как крупнейшие ученые (Лоренц, Пуанкаре, Эйнштейн) пытались решать возникавшие трудности и противоречия.
Для конструирования содержания СТО использовалась литература [2;11;16;19;20;21;25;28;35;36;46;47;58;64-б8;71-72;77;78;84-87;89;95;98;105-106;128;139;145-149;156;160;176-181идр.].
Наибольшую трудность в методическом плане представляет отбор материала для первой части курса - экспериментальные основания СТО. Из множества опытных фактов и гипотез нужно отобрать те, которые сыграли в создании теории относительности наиболее существенную роль и, кроме того, рассмотрение которых было бы доступно для учащихся как физико-математических классов, так и для «гуманитариев».
По особенностям преподавания этой первой части курса СТО в классах физико-математического и гуманитарного профилей необходимо сделать несколько замечаний частного методического характера.
Психологические особенности использования компьютера в процессе обучения
Психологические особенности использования компьютера в процессе обучения сложны и многогранны [29;30;41;49;50;62;63;69;76;96;100 и др.]. Сейчас все больше людей, не имеющих специального образования, используют компьютер в своей повседневной деятельности. Все это приводит к различиям в отношении использования компьютеров: от полного неприятия до гиперболизации его возможностей. На первый план выступает взаимодействие человека и компьютера, причем последний должен удовлетворять требо ваниям пользователей различной квалификации. Кроме того, рамки исполь зования новых компьютерных технологий в процессе обучения, становления их в качестве новых современных средств обучения также выдвигают ряд особых требований к методическим разработкам, привлекающих компьютер как средство обучения. Эти требования связаны с особенностями психологи ческого состояния при взаимодействии учащихся с вычислительной техни кой. Внедрение вычислительной техники и элементов новых компьютерных технологий в учебный процесс должно привести к существенному повыше нию его качества.
В предлагаемом автором программно-методическом комплексе содержится пакет демонстраций, реализуемых с использованием новых компьютерных технологий. В связи с этим следует обратить внимание на такую особенность обучения с применением компьютера как психологическая готовность к его использованию. В психологической литературе существуют два основных подхода к трактовке самой сущности психологической готовности использования ЭВМ в любой деятельности: функциональный и личностный. Первый связан с го товностью психики, а второй с подготовленностью к определенной деятельности. Во втором случае психологическая готовность рассматривается как интегральное личностное образование, включающее в себя разнообразные компоненты: мотивационныи, когнитивный, эмоционально-волевой; а также совокупность умений, навыков и личностных качеств, адекватных требованиям, содержанию и условиям деятельности. Но главными психологическими компонентами готовности человека к использованию компьютера являются знания, навыки и мотивы его использования. В любом случае при работе с компьютером необходима высокая концентрация внимания и высокая работоспособность пользователя, что является его индивидуальными характеристиками, так как высокая напряженность деятельности, монотонный характер изображения навязывание темпа работы вызывают утомление и усталость. Поэтому при создании компьютерных демонстраций мы руководствовались психолого-педагогическими требованиями, выдвинутыми в работах И.В. Роберт [127]. Среди них следует выделить отдельно педагогические требования (методические, дидактические и т.п.) и психологические (эргономические и эстетические).
В качестве дидактических требований к созданию программных средств учебного назначения, И.В.Роберт выделяет:
- обеспечение научности содержания таких средств;
- доступности или соответствию таких средств уровню подготовки обучаемых;
- адаптивности к индивидуальным возможностям обучаемого;
- развитие интеллектуального потенциала.
Методические требования к компьютерным средствам обучения предполагают «необходимость: учитывать своеобразие и особенности конкретного учебного предмета, предусматривать специфику соответствующей науки, ее понятийного аппарата, особенности методов исследования ее закономерностей» [с.29,127].
Похожие диссертации на Вопросы методики обучения специальной теории относительности в физико-математических и гуманитарных классах
