Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Логико-методологические основы обучения вычислительной физике в системе физического педагогического образования 18
1.1. Историко-гносеологический анализ становления вычисли- тельной физики как фундаментального раздела науки 19
1.1.1. Развитие научного метода познания 19
1.1.2. Формирование вычислительной физики как научной дисциплины 29
1.1.3. К вопросу о терминологии 58
1.1.4. Предмети метод вычислительной физики 61
1.2. О дополнительности теоретической, экспериментальной и вычислительной физики 75
1.2.1. Теория. Эксперимент. Чясленное моделирование 75
1.2.2. Об аналитике и алгоритмике 87
1.3. Методология вычислительной физики как базовый компонент системы подготовки учителя 93
1.3.1. Концепция поэтапной технологии исследования объектов в вычислительной физике 94
1.3.2. Компьютеры в обучении физике и вычислительная физика 97
1.3.3. Вычислительная физика как учебная дисциплина 106
Глава 2. Проектирование и конструирование теоретической модели методической системы обучения в области вычислительной физики 112
2.1. Проблема построения учебной дисциплины как предмет педагогического исследования 113
2.1.1. Цели обучения как системообразующий фактор конструирования содержания дисциплины 114
2.1.2. Модели развивающего образования в теории и методике обучения 117
2.1.3. Методические подходы к реализации личностно-развивающего обучения физике 124
2.1.4. Концепция «Образование как учебная модель науки» 148
2.2. Цель и принципы отбора содержания обучения вычислительной физике 159
2.3. Основные линии содержания ] 75
2.3.1. Основы компьютерного математического моделирования реальных систем и процессов 178
2.3.2. Построение дискретных моделей 213
2.3.3. Вычислительный эксперимент 222
2.4. Модульная структура дисциплины «Вычислительная физика» 231
Глава 3. Технология реализации содержания образования в педагогическую практику подготовки учителя физики 238
3.1. Метод исследовательских проектов как основа обучения дисциплине 23 8
3.2. Поэтапная технология исследовательской деятельности на примере изучения явления самоорганизации (ячейки Бенара).. 244
3.3. Компьютерные средства обучения 265
3.4. Оргаиизатдионные формы обучения вычислительной физике 272
Глава 4. Методика проведения и результаты педагогического эксперимента 283
4.1. Организация опытно-экспериментальной работы 283
4.2. Констатирующий и поисковый эксперимент 288
4.3. Анализ результатов формирующего этапа педагогического эксперимента 29 8
Заключение 307
- Историко-гносеологический анализ становления вычисли- тельной физики как фундаментального раздела науки
- Проблема построения учебной дисциплины как предмет педагогического исследования
- Метод исследовательских проектов как основа обучения дисциплине
Введение к работе
Перешагнув порог третьего тысячелетия, мы являемся свидетелями и непосредственными участниками становления общества нового типа, называемого постиндустриальным или информационным. Динамизм социально-экономических явлений, информационный взрыв, компьютеризация, ускорение научно 4 технического прогресса и т.д. приводят к необходимости непрерывного поведения уровня квалификации практически для каждого деятельного члена общества, естественным образом влияют на сферу науки и образования.
Сложные системы и реальные процессы, изучаемые современной наукой (физические, биологические, технологические, экономические, социальные и др.) в нужной полноте и точности уже не поддаются исследованию классическими теоретическими (аналитическими) или простыми экспериментальными (натурными) методами, необходима новая надежная система мер получения и переработки различных видов информации в точные знания. Теория и эксперимент - фундаментальные методы познания явлений реальной действительности, однако, в современных условиях в связи с широким распространением персональных компьютеров, разработкой объектно-ориентированного программного обеспечения математическое моделирование и вычислительный эксперимент также превратились в универсальную системную методологию познания, в основной метод быстрого и эффективного научного исследования во всех областях человеческой деятельности. Такой подход широко внедряется не только при решении проблем в «сильных» (с точки зрения формальной логики) науках (физика, химия, отчасти биология), но и в таких как педагогика, психология, история и других. Именно поэтому он является неизбежной составляющей научно-технического прогресса, а овладение соответствующей методологией следует рассматривать как неотъемлемую часть полноценного образования, жизненно важного умения, как базу для самоопределения и самореализации личности в современном обществе. ,# Последнее обстоятельство особенно актуально при проектировании педагогического процесса в области фундаментальной подготовки студентов физических специальностей. Современная физика, являясь частью общечеловеческой культуры, характеризует интеллектуальный уровень развития общества, степень понимания основ мироздания. Среди других наук физика по-прежнему сохраняет роль лидера естествознания, определяя стиль и уровень научного мышления. Именно физика наиболее полно демонстрирует способность чело ж века к анализу возникающих ситуаций, введению языка для описания их качественных и количественных аспектов., доведению уровня понимания до возможности теоретического предсказания характера и результатов их развития во времени.
Основные тенденции развития теории и методики обучения физике связаны с внутренней логикой развития физики как науки, расширением и углублением ее знаниевого потенциала, совершенствованием методологии проведения исследований. Генеральные направления развития физики представляют собой изучение нелинейных явлений природы, исследование совместного поведения систем многих частиц (тел), поиски универсальной картины взаимодействий.
Разработка методологии физического познания на основе математического моделирования с последующим изучением модели в вычислительном эксперименте привела к формированию третьего фундаментального раздела в физике -вычислительной физике {наряду с экспериментальной и теоретической). В настоящее время молшос уверенностью констатировать - объект в физических исследованиях остался тем же, а предмет изучения с внедрением вычислительной техники - изменился. Концепция новой дисциплины не инструментальная, а идеологическая (методологическая). Вычислительная физика представляет собой самостоятельную научную (и учебную) дисциплину со своим предметом изучения, решаемыми задачами, методологией постановки и проведения исследований.
б
Согласно современной концепции образования, необходим переход от устаревшего «справочного» знания к образованию, являющемуся «учебной моделью науки», ориентированному на самостоятельную исследовательскую деятельность студентов и отражающему динамику научно-технического прогресса. В этом смысле «вычислительную физику» следует рассматривать не как частный технократический прием, а как один из основных инструментов современных физических исследований, как обязательный элемент системы фундаментальной подготовки учителя физики.
С внедрением персонального компьютера в систему образования связывают возможность повышения научного уровня курсов физики и усиление методологического компонента в обучении. Использование электронно-вычислительной техники в учебном процессе позволяет по-новому проводить отбор изучаемого материала на всех уровнях обучения, исходя исключительно из соображений научной и профессиональной целесообразности, а не доступности соответствующих математических средств, позволяет добиваться более глубокого понимания физики, ее общих методологических принципов.
Физика - единственная наука, в которой создана система моделей (именно система - объектов, взаимодействий, процессов, явлений), чего пока нет в других науках. Поэтому вопросы обучения методам построения и исследования моделей реальных явлений и оценки условий их справедливости, с одной стороны, а также вопросы развития научного мышления и физического понимания обучаемых в процессе этой деятельности, с другой, являются объектом пристального внимания и изучения в современной теории обучения физике, но на сегодняшний день не решены.
В настоящее время ведется работа над проектом ГОС ВПО третьего поколения, и признание за вычислительными, компьютерными методами в обучении физике такого же статуса, как у классических методов теоретической или экспериментальной физики, приведет к существенной корректировке построения всего учебного процесса. Включение в понятие «профессиональная компетентность учителя физики» овладение навыками использования новых информационных (компьютерных, вычислительных) технологий (НИТ) является од ним из кардинальных путей решения проблемы повышения эффективности подготовки будущего учителя, привития ему элементов «нелинейной культуры», более успешной социальной и профессиональной адаптации. Важно отметить, что современная концепция профильного обучения в системе среднего образования предполагает развитие специализаций на базе основных профилей вариативной школы, что, в свою очередь, приводит к необходимости расширения объема знаний и методологической оснащенности будущего учителя.
Вместе с тем, анализ обширной научной и учебно-методической литературы по использованию вычислительной техники в учебном процессе, анализ учебных планов и организации образовательного процесса в области фундаментальной подготовки студентов физических специальностей педвузов, материалы Государственного образовательного стандарта, позволяют выявить явное противоречие между тем значением, которое имеет методология вычислительной физики в науке и дидактике физики, и неразработанностью теоретиче-ской концепции вычислительной физики как учебной дисциплины, отсутствием обоснованной методической системы подготовки будущих учителей в данной области знаний. Решение этой проблемы и составляет основное содержание работы. Все вышеизложенное указывает на актуальность проводимого исследования.
Объект исследования: педагогический процесс в области фундаментальной подготовки будущего учителя физики в условиях педвузов.
Предмет исследования: система знаний и методика обучения современ-ной методологии познания, основанной на математическом моделировании физических объектов, процессов и систем и вычислительном эксперименте.
На основе поставленной проблемы, выделенных объекте и предмете исследования можно сформулировать цель исследования - разработать и теоретически обосновать модель методической системы учебной дисциплины «Вычис лительная физика» и на ее основе построить конкретную методику обучения. В основу исследования была положена гипотеза (концепция), представленная системой ведущих идей (концептуальных положений): уровень фундаментальной подготовки учителя физики будет в большей степени соответствовать современным требованиям, если:
- Считать, что становление, развитие и интенсивное расширение областей применения методологии вычислительной физики приводят к необходимости включения учебной дисциплины «вычислительная физика» в систему базовой подготовки учителя, обеспечивая диалектическое единство в обучении осново полагающим методам физического познания. Данный аспект проблемы следует рассматривать не в узкопредметном плане, а в широком контексте модерниза ции общего и высшего профессионального физического образования.
- Проектирование и конструирование теоретической модели методической системы подготовки будущего учителя физики в области математического моделирования физических объектов и процессов и вычислительного эксперимента проводить с учетом базовых дидактических требований, предъявляемых к отбору содержания, методам, формам и средствам обучения, и направления на формирование у студентов потребностей и умений использовать полученные знания как методологическое, теоретическое и технологическое средство в познавательной и профессиональной деятельности, то есть рассматривать построение методической системы как научно-методическую проблему.
- Разработку содержания образования и построение процесса обучения осуществлять с учетом основных положений базовых психо лого -педагогических концепций развивающего образования.
- Реализацию содержания образования в области вычислительной физики в педагогическую практику строить на основе технологического подхода и метода исследовательских проектов.
Эти концептуальные положения отражают по существу различные аспекты решения проблемы: социально-методологический, научно-методический (дидактический), психолого-педагогический и технологический. Исходя из цели и гипотезы, были сформулированы следующие задачи:
1. Провести анализ научной, учебно-методической, психолого-педагогической и нормативной литературы по теме исследования и на этом основании сформировать концепцию педагогического исследования.
2. Провести историко-гносеологический анализ становления вычислительной физики как научной дисциплины, исследовать вопрос о взаимоотношении экспериментальной, теоретической и вычислительной физики.
3. Изучить вопрос о соотношении научной дисциплины и учебного предмета.
4. Выявить особенности использования компьютерных технологий при обучении физике в педагогическом вузе.
5. Проанализировать в контексте исследуемой проблемы основные направления развития общего и профессионального физического педагогического образования.
6. Рассмотреть базовые модели развивающего образования и методические подходы к их реализации в теории и методике обучения физике.
7. Сформулировать и теоретически обосновать цели обучения вычислительной физике и принципы отбора содержания дисциплины, выявить основные линии содержания и построить блочно-модульную структуру учебной дисциплины «вычислительная физика».
8. Исследовать вопрос о наиболее рациональных путях реализации содержания образования в области вычислительной физики в педагогическую практику подготовки учителя физики.
9. Апробировать, внедрить и проверить эффективность методической, системы обучения вычислительной физике в ходе педагогического эксперимента.
Теоретико-методологическую основу исследования составляют: • труды по истории и методологии науки, развитию методологии физического познания (В.И. Арнольд, А.И. Ахиезер, В.И. Вернадский, В. Гейзенберг, В.Л. Гинзбург, Л. де Бройль, П.Л. Капица, Л.Д. Ландау, А. Пуанкаре, Р. Фейн-ман, Э. Ферми. В.А. Фок, А. Эйнштейн и др.); # • научные и научно-методические работы в области вычислительной физики (О.М. Белоцерковский. К. Биыдер, Ч. Бэдсел, П.Н. Вабищевич, К. Жаблон, С Кунин, СП. Курдюмов, А. Ленгдон, И.В. Максимей, ТТ. Малинецкий, Н.Н. Моисеев, Ф. Мун, Б. Олдер, Р. Пейре, Д. Поттер, П. Роуч, А.А. Самарский, Ж.К. Симон, А.Н. Тихонов, Д.В. Хеерман, Р. Шеннон и др);
• концепция модернизации отечественного образования (В.А. Болотов, В.В. Краевский, В.А. Кузнецова, В.В. Лаптев, B.C. Леднев, ММ. Поташник, В.А. Сластенин, АЛ. Тряпицина, СЕ. Шишов, В.Е. Шукшунов и др.);
• теория формирования содержания образования и построения процесса обучения (Б.С. Гершунский, В.И. Гинецинский, В.Й. Загвязинский, СЕ. Каме нецкий, В.В. Краевский, B.C. Леднев, И.Я. Лернер, Н.С. Пурышева, М.Н. Скат кинидр.);
• психолого-иедагогические теории развивающего образования и концеп ции личностно-ориентированного обучения (Е.В. Боидаревская, Л.С. Выгот ский, В.В. Давыдов, З.й. Калмыкова, А.Н. Леонтьев, И.Я. Лернер, Р.И. Малавіфеев. М.И. Махмутов, Л.С Рубинштейн, В.В. Сериков, Н.Ф. Талызина, И.С Якиманская и др.);
• теория проектирования и конструирования образовательных технологий (В.П. Беспалько, В.А. Бордовский, Я. Дитрих, ЕС. Заир-Бек, И.Я. Ланина, Д.Ш. Матрос, Е.С. Полат, В.Е. Радиоиов, И.В. Роберт, Г.К. Селевко, Б.Я. Советов, П.А. Юцявичене и др.);
• достижения и тенденции развития теории и методики обучения физике в аспектах фундаментализации образования, усиления методологической направ-ленности, интеграции и вариативности обучения (СВ. Бубликов, Г.М. Гопин, В.Ф. Ефименко, Л.Я. Зорина, В.А. Извозчиков, А.С Кондратьев, И.Я. Ланина, В.В. Мултановский, Н.С. Пурышева, В.Г. Разумовский, А.Д. Суханов, А.В. Усова, и др.);
• результаты научно-методических исследований по проблемам информатизации, физического образования и компьютерным технологиям обучения физике (Г.А. Бордовский, Э.В. Бурсиан, Е.И. Бутиков, X. Гулд, В.А. Извозчшшв, А.С. Кондратьев, B.B. Лаптев, А.Н. Матвеев, СВ. Поршнев, А.А. Самарский, Я. Тобочник, А.И. Ходанович и др.);
• научно-методические работы по вопросам организации познавательной деятельности обучаемых, гуманизации и индивидуализации при обучении фи зике, развитию мышления и творческих способностей учащихся и студентов (Ю.К. Бабанский, В.И. Данильчук, Н.И. Зверева, А.С. Кондратьев, Й.Я. Лани н на, В.В. Майер, Н.С. Пурышева, В.Г. Разумовский, И. Унт, А.В. Усова; Т.Н. щ Шамало и др.);
• работы по проблемам организации и проведения научных исследований в педагогике (В.А. Бордовский, В.И. Журавлев, В.й. Загвязинский, В.В. Краев ский, А.А. Кыверялг, A.M. Новиков, Г.И. Рузавин, М.Н. Скаткин и др.);
Источником диссертационного исследования явился также собственный опыт автора как учителя школы, преподавателя и исследователя научно-методических проблем в педагогическом вузе.
Методы исследования. Для решения поставленных задач применялась со-вокупность теоретических и эмпирических методов исследования:
- Концептуальный и сравнительный анализ философской, научной, исторической, психолого-педагогической и методической литературы, относящейся к объекту и предмету исследования;
- Анализ государственных образовательных стандартов и учебных программ, учебных пособий и методических материалов для высших учебных за-ведений и школы;
- Наблюдение за процессом обучения и сопоставительный анализ основ-ных процедур методической деятельности участников педагогического процесса (в ТОМ числе и личное участие автора);
- Изучение и обобщение передового опыта учителей и преподавателей вузов в аспекте использования компьютерных технологий в обучении;
- Проектирование и конструирование элементов методической системы;
- Моделирование структуры деятельности субъектов педагогического процесса при обучении основам вычислительной физики; - Педагогический эксперимент и педагогическая практика (в том числе, с личным участием автора);
- Метод экспертных оценок;
- Методы математической статистики для обработки результатов педагогического эксперимента и педагогической практики.
Специфика исследования (проводилось в период с 1996 г. по 2005 г.) опре делило его общую логику:
1. От прямых наблюдений процесса обучения физике в педвузе с использо
ванием компьютерных технологий к анализу содержания, методов и форм обу
чения.
2. Анализ литературы и передового опыта по использованию информационных технологий в обучении физике.
3. Формулировка гипотезы исследования и постановка основных задач.
4. Проектирование и конструирование модели методической системы обучения вычислительной физике как прообраза будущей педагогической деятель ности по обучению дисциплине и ее применение для анализа логической структуры знаний и методов их освоения.
5. Разработка технологии реализации содержания обучения в педагогическую практику подготовки учителя физики.
6. Апробация и внедрение методики в ходе проведения формирующего этапа педагогического эксперимента.
7. Обобщение результатов опытно-экспериментальной работы и теоретических исследований, корректировка модели методической системы и выработка практических рекомендации.
8. Оценка результативности проведенного исследования.
Обоснованность и достоверность результатов работы обеспечиваются:
- методологической основой исследования;
- соответствием комплекса используемых методов цели, предмету и задачічам исследования; - сочетанием теоретического анализа проблемы с практикой использования предлагаемого подхода;
- проведением длительного педагогического эксперимента, его повторяемостью и контролируемостью, широкой экспериментальной базой.
На защиту выносятся:
1. Теоретическое обоснование положения о необходимости и возможности в современных условиях подготовку учителя физики в области математического моделирования физических объектов, процессов и систем и вычислительного эксперимента осуществлять посредством введения в учебный процесс дисциплины «Вычислительная физика». Оно включает:
- результаты историко-гносеологического анализа формирования вычислительной физики как фундаментального раздела науки;
- обоснование несводимости и дополнительности традиционных дисциплин в базовой подготовке учителя физики и «Вычислительной физики»;
- результаты анализа о путях совершенствования существующих методик обучения физике на основе компьютерных технологий в традиционных учебных дисциплинах: курсах общей (экспериментальной) и теоретической физики и курсе методики обучения физике;
- обоснование адекватного терминологического и понятийного аппарата учебной дисциплины «Вычислительная физика».
2. Дидактическая модель-концепция учебной дисциплины «Вычислитель
ная физика», которая включает:
- обоснование и формулировку целей обучения дисциплине;
- систему принципов отбора содержания и построения процесса обучения;
- обоснование совокупности основных содержательных линий обучения;
- обоснование структуры и содержательного наполнения поэтапной технологии исследовательской деятельности в вычислительной физике.
3. Методическая система подготовки учителя в области вычислительной физики, которая включает: совокупность целей обучения; вариативный матери ал по основным линиям содержания обучения; систему исследовательских про 14 ектов и технологию их реализации; описание форм и средств обучения дисциплине, процедуры контрольно-оценочной деятельности.
Научная новизна результатов исследования заключается в следующем: 1. В отличие от всех других работ, касающихся данной проблематики, на широком историческом и физическом материале проведен комплексный гносеологический анализ формирования вычислительной физики как фундаментального раздела науки, показано, что вычислительная физика явилась закономерным результатом развития методологии физического познания для эффективного решения сложных физических и технологических проблем, а вычислительный эксперимент является общефизическим методом; выявлены и описаны основные исторические этапы становления вычислительной физики; выявлены структурные и функциональные особенности основополагающих методов проведения физических исследований; показана несводимость и дополнительность численного моделирования, физического эксперимента и теоретического анализа.
2. В отличие от работ, в которых численное моделирование физических явлений предлагается включать как составную часть в курсы общей или теоретической физики, в настоящем исследовании обоснована необходимость подготовки учителя физики в области математического моделирования физических объектов и процессов и вычислительного эксперимента в рамках самостоятельной учебной дисциплины «Вычислительная физика», установлено, что распределение ее содержания по различным дисциплинам исключает возможность адекватно сформировать основные понятия вычислительной физики и полноценно раскрыть сущность методологии вычислительного эксперимента, а тем более, привить прочные навыки ее применения в исследованиях и обучении; установлен адекватный терминологический и понятийный аппарат дисциплины; определены направления совершенствования существующих методик обучения физике на основе компьютерных технологий в классических учебных дисциплинах. З. В отличие от эмпирико-интуитивного подхода, в проведенном исследовании сконструирована модель-концепция учебной дисциплины «Вычислительная физика» как целостная, динамическая, развивающаяся, методическая система, направленная как на освоение предметной составляющей, так и на повышение качества деятельностно-коммуникативной составляющей образования:
- в соответствии с современными требованиями к уровню подготовки учителя физики обоснованы и сформулированы цели обучения дисциплине;
- обоснована и сформулирована система принципов, на которых должны основываться отбор содержания образования и осуществляться построение процесса обучения дисциплине;
- определены основные линии содержания обучения;
- установлено, что доминирующей технологией реализации образования в педагогическую практику должна стать технология исследовательской деятельности, реализующая принцип учебного познания как исследования;
- разработана и обоснована структура поэтапной технологии исследовательской деятельности в учебной вычислительной физике.
4. На основе сконструированной дидактической модели построена методическая система подготовки учителя в области вычислительной физики, которая включает:
- примерное наполнение предметного содержания по основным содержательным линиям: основы математического моделирования физических объектов и процессов, в котором кроме понятийного аппарата содержатся оригинальные рабочие классификации математических моделей; построение дискретных (численных и имитационных компьютерных) моделей; основы вычислительного эксперимента;
- систему исследовательских проектов, реализуемую на основе поэтапной технологии;
- описание форм и средств обучения, процедуры контрольно-оценочной деятельности. Теоретическая значимость работы состоит: во всестороннем исследовании и построении теоретических основ проектирования и конструирования процесса подготовки будущего учителя физики в области вычислительной физики в педагогическом вузе; разработке современной методической системы обучения в данной области знаний, которая включает: совокупность целей обучения, вариативное содержание образования и технологию его реализации в педагогическую практику.
Практическая значимость диссертационного исследования заключается в том, что результаты теоретических изысканий доведены до уровня конкретных методических рекомендаций и могут быть использованы в практике общеобразовательных школ, педагогических и технических вузов:
- разработан и внедрен в учебный процесс учебно-методический комплекс «Вычислительная физика», который содержит: учебную программу, курс лекционных и практических занятий, систему лабораторных работ, методические рекомендации и задания для самостоятельной работы студентов;
- разработаны и внедрены в практику ряда школ г. Нижнего Тагила и Уральского региона элективные курсы и факультативы по основам вычислительной физики;
- по результатам проведенного исследования опубликована монография «Методическая система подготовки учителя в области вычислительной физики», материалы которой могут быть использованы в педагогической практике.
Апробация и внедрение результатов работы осуществлялись в процессе: • выступлений и обсуждения материалов на Международных научных, научно-методических и научно-практических конференциях: «Физика в системе современного образования (ФССО)» (Санкт-Петербург, 1999, 2003, 2005; Ярославль, 2001), «Информационные технологии в учебном процессе кафедр физики и математики» (Ульяновск, 1999), «Информационные технологии в общеобразовательной школе» (Новосибирск, 2000), «Фундаментальные и прикладные проблемы физики» (Саранск, 2001), «Народное образование в XXI веке» (Москва, МПУ, 2001), «Новые технологии в преподавании физики: школа и ВУЗ» (Москва, МИГУ, 2002), «Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики в современных условиях» (Екатеринбург, 2002, 2004, 2005); Съезде российских физиков-преподавателей «Физическое образование в XXI веке» (Москва, МГУ, 2000); других всероссийских, региональных и межвузовских конференциях, семинарах и совещаниях.
• экспериментальной и поисковой работы на физико-математических факультетах Нижнетагильской государственной социально-педагогической академии (НТГСПА) и Шадринского государственного педагогического института (ШГПИ), физических факультетах Уральского государственного педагогического университета (УрГПУ) и Глазовского государственного педагогического института (ГГПИ), радиофизическом факультете Уральского государственного технического университета (УГТУ-УПИ).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения. Общий объем текста 341 страница, библиографический список содержит 395 наименований. Работа иллюстрирована рисунками, схемами и таблицами.
Историко-гносеологический анализ становления вычисли- тельной физики как фундаментального раздела науки
Наука - это постоянно меняющаяся и совершенствуемая система методов познания окружающего нас мира в его прошлом, настоящем и будущем и система знаний, посредством этих методов добытых поколениями людей в течение иногда столетий [50].
Важнейший компонент науки - знания. И сила ее связана с непрерывным обогащением нашей информации о внешнем мире и самом человеке. Современная наука революционизировала всю сумму наших знаний, что символизируется такими понятиями и представлениями как черные дыры и нейтронные звезды, кварки и солитоны, фуллерены и геном, динамический хаос и др. Без знаний нет науки. Однако в структуре научной деятельности первостепенное значение принадлежит методам исследования. Их развитие определяет уровень разработки исследуемых наукой проблем, реальные возможности науки в анализе материальных процессов.
Как сказал еще Ф. Бэкон, «...сама по себе ученость не научает, как применять ее -.на то .есть мудрость особая, высшая, которую приобрести можно только опытом» [1]. Наука и есть подобная высшая мудрость овладения знаниями посредством специальных методов познания - социально организован 20 щ ный и высоко специализированный вид творческой деятельности, направленной на выработку объективно истинного знания о материальном мире и способах его преобразования. Рассматривая обобщенным образом историю развития научного познания, В. И. Вернадский подчеркивал, что наиболее ценным результатом его является выработка особого научного мировоззрения, в основе которого «лежит метод щ научной работы, известное определенное отношение человека к подлежащему „ научному изучению явления» [54]. В его высказываниях вполне ясно и настой чиво наука определяется как вид деятельности, в основе которого лежит научный метод - активное, сознательное и специализированное отношение человека к окружающему его миру, к исследуемым явлениям. Представление о науке как деятельности в настоящее время является общепринятым. Определим специфику научной деятельности через анализ ее метода. Методы вообще выражают систему правил и принципов, на основе которых упорядочивается, делается целенаправленной и осмысленной деятельность чело-века. Соответственно этому в ходе развития познания и формировались общие представления о научном методе. Как известно, становление человека и человеческого общества происходило на базе развития производственной практики, в основе которой лежит изготовление специальных средств и орудий труда. «Ни голая рука, ни предоставленный самому себе разум не имеют большой силы. Дело совершается ору . днями и вспоможениями, которые нужны разуму не меньше, чем руке. И как орудия руки дают или направляют движение, так и умственные орудия дают Ц разуму указания или предостерегают его» [350]. Можно вообще сказать, что происхождение специфических видов человеческой деятельности стало возможным только в процессе выработки особых орудий труда. Диалектическая концепция орудий труда послужила основой глубоких исследований в области исторического генезиса высших психических функций человека. «В сфере психологического развития, - писал Л. С. Выготский, происходит такой же перелом с момента введения в употребление орудий, как и Ф в сфере развития биологического приспособления» [58]. В основу разработок Л. С. Выготского была положена идея, что психические процессы у человека изменяются соответственно изменениям характера его практической деятельности, с учетом важнейшего значения особых «орудий духовного производства». Соответственно можно заключить, что специфику тому или иному виду деятельности придает, прежде всего, выработка особых орудий этой деятель м ности и умение ими пользоваться. Специфику научной деятельности обуслов ф ливает главным образом выработка, совершенствование и применение средств познания. Поскольку научное познание имеет и интеллектуальный, и материальный аспекты, то можно говорить об интеллектуальных и материальных орудиях познания - средствах исследования. Как сказал Л. де Бройль, «.. .наука непрерывно кует новое материальное и духовное оружие, позволяющее ей преодолевать встающие на пути ее развития трудности, открывать для исследования неразведанные области» [91].
Говоря о средствах познания, следует отметить, что при анализе творчес-кого процесса в науке их учет необходим с самого начала. Познающий субъект без средств познания вообще не может познать объект. В состав средств познания включены и такие, которые являются средствами и в иных видах деятельности, например, в их число входит уже сам язык. Однако определяющее значение для специфики научной деятельности имеет выработка специализированных средств, характерных именно для научного поиска. Через анализ включен-ности специализированных средств познания в деятельность человека и лежит путь раскрытия существа научного метода.
Проблема построения учебной дисциплины как предмет педагогического исследования
Методология науки утверждает, что без некоторого упрощения научное познание не могло бы функционировать, принципы абстрагирования, идеализации и моделирования составляют необходимое условие познавательной дея-тельности, они лежат в самом фундаменте науки и выступают условиями осуществления процесса познания [14]. Не учитывать этот факт - нельзя ни при отборе содержания, ни при выборе форм организации учебного процесса.
Проблема отбора содержания и структурирование учебного материала является одной из важнейших при проектировании учебного процесса. Именно через предметные составляющие, в основном, и реализуется процесс обучения.
Базисное содержание любой дисциплины (совокупность основных, наиболее крупных дидактических целей преподавания дисциплины) можно представить как совокупность ядра (основы наук) и оболочки (варьируемая часть). Элементы ядра инвариантны и должны присутствовать обязательно. Это важнейшие факты, научные понятия, законы и теории, мировоззренческие идеи, методы познания, этические и эстетические нормы и идеалы, материалы о способах изучения указанных сведений, а также умения и навыки, в том числе по применению полученных знаний в практике. Знания, заложенные в ядро, представляют собой материал обязательный для усвоения всеми студентами.
Оболочка (варьируемый материал) служит главным образом для проявле щ ния и развития познавательных интересов и возможностей каждого студента.
Такой подход создает условия для глубокого изучения конкретных тем и понятий, заинтересовавших студента и способствует тому, что в систему группового способа обучения органично вписывается индивидуализация.
Критерием деления материала на ядро и оболочку может являться следую-щее положение: связь между «ядрами» в последовательности: тема —v курс — дисциплина и т.д. должна создавать целостную систему знании и помогать в усвоении современной методологии познания. Хотелось бы отметить, что при разработке содержания учебных предметов не нужно стремиться к отражению в нем научного знания в «наиболее современном и наилучшим образом систематизированном виде» с точки зрения самой науки. А вот учесть, что знания связаны с личностными ценностями, возможностями освоения и усвоения, их (знаний) необходимость с точки зрения дальнейшей профессиональной деятельности, конечно нужно.
Анализ материалов по проблеме содержания образования показывает, что основным показателем фундаментальности предметных знаний выступает их направленность на системность процесса познания, непрерывность обучения и образования, целостное восприятие научной картины Мира. Интеграционные процессы усиливают фундаментальность образования, делают его более гибким. Заключительной стадией интеграционных процессов является синтез. Именно интеграция ведёт к формированию универсальной, по сути, единой системе основных понятий, принципов и теорий, обуславливающих создание универсального мировоззрения и развитие личности.
Технологический компонент раскрывает организацию способов мышления и деятельности преподавателя и студентов как общих инструментов, с помощью которых перерабатывается учебный материал. Подготовка будущего учителя должна предусматривать не только формирование способности умело воспроизводить готовые методики, но и творчески их перерабатывать, а также создавать новые. Отсюда методы должны быть адекватны поставленным целям.
Общепризнанно, что знания нельзя «дать», их можно только обрести в результате собственных усилий, личной познавательной деятельности. Если студент «не глотает» готовые истины, а участвует в их добывании и с интересом -он приобщается к одной из величайших человеческих радостей [169]. Одним из путей решения проблемы развития личности студента в процессе обучения является принятие концепции учебного познания [260, 266]: преподаватель на занятиях не сообщает конечные выводы науки, а раскрывает пути достижения научных знаний. Как и в научном исследовании, в процессе целенаправленной совместной познавательной деятельности преподавателя и студентов реализу-ется познавательный цикл, элементами которого являются: факты — модель — гипотеза — следствия — экспериментальная проверка — теоретические выводы. Постепенно учащиеся приобщаются к методологии познания, приобретают исследовательские навыки, учатся доказывать, опровергать, обосновывать, говорить и действовать. Таким образом, студент становится реальным субъектом учебного процесса. »
Проблема построения учебной дисциплины как предмет педагогического исследования
При решении проблемы использования современнвгх образовательных технологий в педагогическом вузе следует учитывать два ее аспекта [116]. Во-первых, целью развития образовательных технологий должно явиться совершенствование процесса обучения в целом, что должно рассматриваться как необходимое условие выполнения социального заказа на повышения качества подготовки специалистов, поскольку качество процесса обучения обусповли 239 вает и качество его результата. Во-вторых, подготовка будущих учителей имеет свою специфику. Профессиональная подготовка осуществляется в педвузе не только путем непосредственного обучения специалистов. Формирование умения осуществлять обучение происходит как во время педагогической практики, так и при освоении всех учебных дисциплин: тогда, когда студенты наблюдают за профессиональной деятельностью преподавателей вуза. При этом они знакомятся с новыми формами и методами обучения, оценивают их продуктивность, отмечают наиболее интересные способы, приемы, технологии, осуществляют рефлексию. Таким образом, происходит развитие компетентности будущего педагога. Без овладения инновационными технологиями обучения преподавателями педвуза, подготовить современного учителя в настоящее время не представляется возможным. Учебное познание отличается от научного, прежде всего тем, что новизна результата познания носит субъективный характер, она значима только для по знающего субъекта. Кроме того, движение обучаемого от незнания к знанию происходит под руководством педагога с помощью различных методов обуче ния, организующих деятельность учащихся и определяющих методы учебного познания, используемые ими. Выбор соответствующих методов, приемов и средств обучения осуществляется с учетом наиболее короткого пути учебного познания, наиболее рационального сочетания (с точки зрения целей обучения) используемых методов (теоретического знания и эксперимента, индукции и де дукции, логических и интуитивных умозаключений) в их диалектическом един стве. Методы обучения, в свою очередь, являются категорией исторической, они изменяются с изменением целей и содержания обучения. Здесь нет необходи мости подробно анализировать понятия метода и методического приема обуче ния, их возможные системы и классификации, поскольку эти вопросы достаточ но полно освящаются в имеющейся научной, учебно-методической и справоч 1 ной литературе [18, 22, 28, 33, 40, 53, 72, 139, 171, 181, 205, 268, 302 - 305 и др.]. Отметим только, что наиболее принятой в дидактике является классифи 240 кация методов по характеру познавательной деятельности, которую организует педагог и осуществляют обучаемые в учебном процессе [181]: объяснительно-иллюстративный; репродуктивный; проблемное изложение; эвристический и исследовательский, первые два из которых относят к репродуктивным, а остальные к продуктивным методам обучения.
Поиск новых подходов и форм организации учебной работы диктуется стремлением современного образования к развитию личности и интеллекта обучаемых в такой степени, чтобы выпускник (и вуза, и школы) был способен не только самостоятельно находить и усваивать ранее сгенерированную и обработанную информацию, но и сам генерировать новые идеи. Конечный замысел образовательного процесса заключается в том, чтобы от принципа «Делай как я!» осуществлялся переход к установке «Делай сам!».
