Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по педагогике
На правах рукописи
Мишина Елена Алексеевна
РАЗВИТИЕ СОВРЕМЕННОГО СТИЛЯ НАУЧНОГО МЫШЛЕНИЯ УЧАЩИХСЯ СРЕДНЕЙ ШКОЛЫ ПРИ ИЗУЧЕНИИ КОЛЕБАНИЙ И ВОЛН РАЗЛИЧНОЙ ПРИРОДЫ
13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания
(физика)
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата педагогических наук
Москва - 2012
Работа выполнена на кафедре теории и методики обучения физике
факультета физики и информационных технологий
ФГБОУ ВПО Московский педагогический государственный университет
Научный руководитель
доктор педагогических наук, профессор
ШАРОНОВА Наталия Викторовна
Официальные оппоненты:
Князев Виктор Николаевич
доктор философских наук, профессор,
ФГБОУ ВПО Московский педагогический государственный университет, факультет социологии, экономики и права,
кафедры философии, профессор кафедры
Третьякова Светлана Владимировна
кандидат педагогических наук, ООО Издательство Просвещение
научно-образовательный центр, отдел методической работы, заведующая отделом
Ведущая организация:
ГА ОУ ВПО Московский областной социально-гуманитарный институт
Защита состоится л24 декабря 2012 года в 17.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.154.05 при ФГБОУ ВПО Московский педагогический государственный университет по адресу: 119435, г. Москва, ул. М.аПироговская, д. 29, ауд. 49.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО Московский педагогический государственный университет по адресу: 119991, г. Москва, ул. М.аПироговская, д. 1.
Автореферат разослан л___ __________ 2012 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета Прояненкова Лидия Алексеевна
Общая характеристика работы
Современная система школьного физического образования предполагает общий уровень изучения физики в основной школе (за исключением специализированных образовательных учреждений) и два уровня подготовки в средней (полной) школе (базовый и профильный). Перед обучением физике в классах всех профилей ставятся цели формирования системы физических знаний и умений, развития научного мировоззрения, развития мышления и творческих способностей учащихся, познавательных интересов.
Развитие научного мышления как методологической основы формирующегося научного мировоззрения возможно только при усвоении в единстве содержательной и процессуальной сторон научного знания. Поэтому при обучении физике необходимо уделять равное внимание как самим предметным знаниям и умениям, так и способу их получения. При таком подходе к обучению у учащихся формируется устойчивое отношение к процессу познания и результатам обучения, которое в свою очередь характеризует стиль научного мышления учащегося.
Стиль научного мышления определяет основные принципы научной деятельности, которыми руководствуются исследователи данной исторической эпохи. Любой стиль научного мышления имеет инвариантные черты, представляющие собой принципы научного мышления (такие, как доказательность, антиавторитарность, критическая самооценка и др.), и свои характерные черты, изменяющиеся и наполняющиеся новым содержанием в условиях эволюции картины мира и, соответственно, перехода к новому стилю научного мышления.
Необходимость формирования именно стиля научного мышления учащихся средней школы, соответствующего современному уровню развития науки, была обоснована в работах ГолинааГ.М., СенькоаЮ.В., ПурышевойаН.С., ШаповаленкоаТ.Г. и др.
Развитие стиля научного мышления учащегося непосредственно связано с достижением личностных, предметных и метапредметных результатов обучения. Так, например, стиль мышления определяет отношение учащихся к собственной деятельности (в том числе учебной) и ее результатам, а в ФГОС ООО среди личностых образовательных результатов зафиксированы готовность и способность к саморазвитию и самообразованию, устойчивый познавательный интерес, осознанное и ответственное отношение к собственной деятельности (учению, труду, поступкам, выбору профессии); к метапредметным результатам при этом относятся умение самостоятельно определять цели своего обучения, умение оценивать правильность выполнения учебной задачи.
Важной задачей обучения является формирование стиля научного мышления учащихся в соответствии со стилем, устоявшимся в науке на данном этапе ее развития. Решение этой задачи позволяет достичь такого личностного образовательного результата, как сформированность целостного мировоззрения, соответствующего современному уровню развития науки.
Свою роль в процессе развития современного стиля научного мышления должны сыграть все школьные предметы, в том числе физика, все ее разделы и темы.
Формирование представлений учащихся о современном уровне развития науки невозможно без изучения колебаний и волн различной физической природы. Колебания и волновые процессы являются одними из наиболее распространенных видов движения в природе и технике. Развитие физики в XX веке привело к становлению квантово-полевой картины мира, в основе которой лежит идея корпускулярно-волнового дуализма. Физика XXI века повсеместно оперирует понятием волн вероятности.
При изучении колебаний и волн учащиеся встречаются с задачами, решение которых требует от них развитого как эмпирического, так и теоретического мышления. Формирование теоретического мышления, необходимого учащимся для успешного овладения знаниями и умениями в области современной физики, возможно только на базе развитого эмпирического мышления (эмпирического обобщения фактов). И формирование волновых представлений способно внести вклад в развитие научного мышления от эмпирического уровня к теоретическому и, в итоге, в развитие современного стиля научного мышления.
Проблемой формирования представлений учащихся о колебаниях и волнах занимались ОреховаЛ.И., РезниковаВ.П., КаменецкийаС.Е., БордонскаяаЛ.А., Африна Е.И., ВолодинаА.М. и др., однако взаимосвязь этой проблемы с задачей формирования стиля научного мышления не рассматривалась.
Анализ результатов анкетирования учителей, проведенного на констатирующем этапе экспериментального исследования, свидетельствует о том, что большинство учителей не осознают необходимость формирования научного мировоззрения учащихся, роль всех предметов в развитии стиля мышления учащихся. Около 90% учителей считают, что при обучении естественнонаучным предметам в школе можно полноценно сформировать современный стиль научного мышления учащихся, что говорит о том, что само понятие стиля научного мышления трактуется учителями не верно.
Результаты тестирования, анкетирования и бесед с учащимися показали, что знания учащихся о колебаниях и волнах находятся на недостаточном уровне, кроме того, у них практически отсутствуют такие черты современного стиля научного мышления, как синтетичность (реализующая тенденции к синтезу знаний в единую науку и выражающаяся во взаимопроникновении и взаимообогащении различных научных дисциплин), математизированность (применение математических объектов и закономерностей к естественнонаучным и гуманитарным явлениям), системность в познании объекта, успешность в работе с моделями.
Анализ философской, педагогической и научно-методической литературы, обобщение результатов констатирующего эксперимента по проблемам развития современного стиля научного мышления учащихся при обучении физике и методике изучения колебаний и волн позволяет сделать вывод о наличии противоречий между:
- необходимостью достижения личностных образовательных результатов при обучении физике, в том числе, развития современного стиля научного мышления, и существующими методиками обучения, которые не позволяют решить эту задачу в должной мере;
- возможностями, которыми обладает учение о колебаниях и волнах различной природы в развитии современного стиля научного мышления, и существующими методиками изучения колебаний и волн в курсе физики средней школы, которые не реализуют эту возможность.
Указанные противоречия определяют актуальность рассматриваемой проблемы и обусловливают выбор темы исследования Развитие современного стиля научного мышления учащихся средней школы при изучении колебаний и волн различной природы
Проблема исследования заключается в поиске ответа на вопрос, какой должна быть методика формирования представлений1 учащихся о колебаниях и волнах, чтобы она могла в наибольшей мере способствовать развитию у них современного стиля научного мышления.
Сопоставление черт современного стиля научного мышления и особенностей такого раздела науки, как учение о колебаниях и волнах, позволило сформулировать основную идею исследования: особенности учения о колебаниях и волнах (аналогичность и единство закономерностей этих процессов и, в то же время, специфичность колебаний и волн разной природы, взаимосвязь с вероятностными закономерностями и другие) позволяют построить такую методику их изучения в средней школе, которая способна внести существенный вклад в развитие современного стиля научного мышления учащихся.
Объект исследования - процесс развития современного стиля научного мышления учащихся при обучении физике в средней школе.
Предмет исследования - методика формирования представлений учащихся о колебаниях и волнах, направленная на развитие современного стиля научного мышления.
Цель исследования Ц теоретически обосновать и разработать методику формирования представлений учащихся о колебаниях и волнах, способствующую развитию современного стиля научного мышления.
Гипотеза исследования формулируется следующим образом.
Изучение колебаний и волн в курсе физики общеобразовательной школы будет способствовать развитию современного стиля научного мышления учащихся и, тем самым, вносить вклад в достижение предметных, метапредметных и личностных образовательных результатов,
если во всех компонентах методики (целевом, содержательно-структурном, процессуальном и диагностическом) сочетать единый подход к изучению колебаний и волн различной природы с идеями дифференцированного обучения и отвести ведущую роль в организации познавательной деятельности учащихся практически значимым задачам с интегрированным развивающимся содержанием.
Цель и гипотеза обусловили постановку следующих задач исследования:
- Выявить состояние научно-методической проблемы формирования представлений учащихся о колебаниях и волнах в педагогической теории и практике, а также проблемы развития стиля научного мышления учащихся.
- На основе анализа философско-методологической проблемы стиля научного мышления, современного состояния учения о колебаниях и волнах, выявить методологические и научно-методические подходы к разработке методики формирования представлений учащихся о колебаниях и волнах, направленной на развитие современного стиля научного мышления.
- Разработать модель методики формирования представлений учащихся о колебаниях и волнах, обеспечивающей развитие современного стиля научного мышления.
- Наполнить содержанием все компоненты модели методики от целевого до диагностического, создать учебно-методическое обеспечение реализации данной модели.
- Экспериментально проверить гипотезу исследования о возможности повлиять на развитие современного стиля научного мышления через особым образом сконструированную методику формирования представлений учащихся о колебаниях и волнах.
Философско-методологической базой исследования послужили идеи об эволюции стилей научного мышления в связи со сменой научных парадигм, установлении в настоящее время современного стиля научного мышления, отражающего основные идеи синергетики, о существовании индивидуального стиля научного мышления человека, сохраняющегося практически без изменений на протяжении всей жизни, и о единстве физического знания, сформулированные в работах М.Борна, М.Ф.Веденова, Е.Н. Князевой, С.П.аКурдюмова, В.Н. Князева и др.
Теоретическую основу исследования составили идеи психологов (Дж. Дьюи, В.В.аДавыдова, С.Л.аРубинштейна, О.К.аТихомирова, И.С.аЯкиманской, и др.) о свойствах мышления как психического процесса, его видах, структуре и способах развития, идеи педагогов и методистов-физиков (Н.Е. Важеевская, Г.М. Голин, Н.М.аЗверева, Л.Я.аЗорина, В.В.аМощанский, В.В.аМултановский, Г.Я.аМякишев, Н.С.аПурышева, Ю.В. Сенько, Н.В.аШаронова, и др.) о необходимости формирования современного стиля научного мышления при обучении в средней школе, возможностях курса физики в развитии научного мышления, научного мировоззрения и современного стиля научного мышления, необходимости и принципах организации профильного обучения.
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования и виды деятельности:
- анализ философской, психолого-педагогической, методической, учебной литературы,
- изучение и анализ нормативной документации и диссертационных исследований по изучаемой проблеме;
Ц методы моделирования, проектирования и конструирования методики;
- индивидуальные беседы с преподавателями и обучающимися;
- наблюдения, анкетирование и тестирование учащихся и педагогов;
- экспертная оценка разработанных материалов;
- личное преподавание;
- педагогический эксперимент;
- анализ результатов исследования.
Научная новизна исследования
- Обоснованы возможность и необходимость развития отдельных черт современного стиля научного мышления учащихся при обучении физике в общеобразовательной школе (синтетичности, математизированности, рефлексивности, нелинейности, системности, успешности в работе с моделями)2. Показано, что развитие стиля научного мышления необходимо для достижения личностных образовательных результатов, неразрывно связанных с метапредметными и предметными образовательными результатами обучения физике. Выявлена особая роль системного изучения колебаний и волн с учетом идей дифференциации обучения в развитии современного стиля научного мышления учащихся.
- Создана модель методики формирования представлений учащихся о колебаниях и волнах, способствующей развитию современного стиля научного мышления. Отличительными особенностями модели выступают признание изучения колебаний и волн одной из сквозных идей школьного курса физики, единый подход к изучению колебаний и волн с учетом уровня и профилей обучения, реализация ведущей роли практически значимых заданий с интегрированным развивающимся содержанием в зависимости от уровня и профиля обучения.
- Разработана методика формирования представлений учащихся о колебаниях и волнах, целевой компонент которой предполагает развитие современного стиля научного мышления, а именно:
- определены требования к предметным и внепредметным знаниям и умениям учащихся по итогам изучения колебаний и волн, последовательность и уровень изучения материала, а также способы реализации единого подхода в зависимости от уровня и профиля обучения;
- в качестве форм и методов обучения предложено проводить, помимо традиционных уроков, уроки одной интегрированной задачи с практическим содержанием, уроки экспериментального практикума, проектно-исследовательскую деятельность;
- создан комплекс дидактических средств, включающий реальный, модельный и виртуальный физический эксперимент, электронные образовательные ресурсы, задачи (традиционные, контекстные, ситуационные) историко-научного, политехнического и методологического характера;
- разработаны средства диагностики результативности работы по развитию отдельных черт современного стиля научного мышления.
Теоретическая значимость результатов исследования состоит в том, что
внесен вклад в конкретизацию личностных образовательных результатов обучения физике путем обоснования необходимости и возможности развития современного стиля научного мышления (синтетичности, математизированности, рефлексивности, нелинейности, системности мышления, успешности в работе с моделями);
выявлена роль систематичного изучения колебаний и волн в курсе физики основной и средней (полной) школы в развитии современного стиля научного мышления;
обоснована целесообразность изучения колебаний и волн в соответствии с видами физических явлений в основной школе и в рамках колебательно-волнового концентра с вариативной структурой в зависимости от профиля обучения в средней (полной) школе;
внесен вклад в развитие идей дифференцированного обучения через учет специфики классов всех профилей во всех компонентах методики (от целевого до диагностического).
Практическая значимость результатов исследования определяется тем, что разработано учебно-методическое обеспечение реализации модели методики формирования представлений учащихся о колебаниях и волнах, направленной на развитие современного стиля научного мышления, включающее:
- фрагменты программ по физике для основной школы (по изучению механических, в том числе звуковых, электромагнитных, в том числе световых, физических явлений) и для старшей школы с учетом профильности обучения (три варианта колебательно-волнового концентра для физико-математического, биолого-химического профилей и базового уровня);
- комплекс дидактических средств обучающего и диагностического характера в текстовом и электронном виде (задания к урокам изучения нового материала, к лабораторному и демонстрационному эксперименту, интегрированные практически значимые разноуровневые задачи, тематика проектно-исследовательских работ и пр.);
- рекомендации для учителя по проведению урочной и внеурочной деятельности при изучении колебаний и волн в основной и старшей школе.
Применение созданных в ходе исследования учебно-методических материалов способствует развитию современного стиля научного мышления учащихся на основе изучения колебаний и волн различной природы.
Апробация результатов исследования. Основные идеи и результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на Международной научно-методической конференции Физическое образование: проблемы и перспективы развития (Москва, 2007-2012гг.), Международной конференции Физика в системе современного образования (ФССО-2009, Санкт-Петербург, 2009г., ФССО-2011, Волгоград, 2011г.), XI Международной учебно-методической конференции Современный физический практикум (Минск, 2010г.), VI Всероссийской конференции Необратимые процессы в природе и технике (Москва, 2011г.), VII Международной научно-практической конференции Ключевые вопросы в современной школе (Ключови въпроси в съвременната наука, София, 2010г.), Региональной научно-практической конференции Физика и ее преподавание в школе и в вузе. VI Емельяновские чтения (Йошкар-Ола, 2008г).
На защиту выносятся следующие положения.
- Для достижения личностных образовательных результатов обучения физике (в единстве с метапредметными и предметными результатами) следует проводить целенаправленную и систематическую работу по развитию современного стиля научного мышления учащихся на основе изучения колебаний и волн различной природы с учетом взаимосвязи черт современного стиля научного мышления и содержания и особенностей учения о колебаниях и волнах в физической науке.
- Изучение колебаний и волн в общеобразовательной школе внесет вклад в развитие современного стиля научного мышления учащихся, если оно будет выступать в качестве одной из сквозных идей школьного курса физики, и если при отборе и структурировании содержания учебного материала учитывать уровень и профиль обучения, идеи интеграции естественнонаучного и гуманитарного знания.
- Для развития современного стиля научного мышления учащихся при изучении колебаний и волн предпочтительными следует считать такие методы и формы обучения, как сочетание традиционных уроков с уроками решения интегрированных задач с практическим содержанием, а также физический практикум и проектно-исследовательская деятельность. Среди дидактических средств ведущую роль следует отвести практически значимым задачам с интегрированным развивающимся содержанием.
- Диагностику успешности работы по развитию современного стиля научного мышления на основе изучения колебаний и волн различной природы целесообразно проводить в сочетании с рефлексивной деятельностью учащихся с использованием ситуационных задач, тестовых заданий, выявляющих осознанность применения понятийного аппарата физики в единстве со сформированностью основных мыслительных операций, а также анализа хода и результатов проектно-исследовательской деятельности учащихся.
Структура и содержание диссертации.
Диссертационное исследование объемом 238 страниц (основной текст составляет 195 страницы) состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 171 наименований, и 12 приложений. Работа содержит 19 таблиц, 10 схем, 11 диаграмм.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
Во введении обосновывается актуальность темы исследования, формулируются проблема, основная идея, объект, предмет, цель, гипотеза и задачи исследования, указываются методы исследования и виды деятельности, новизна, теоретическая и практическая значимость результатов исследования. Говорится об апробации и имеющихся публикациях, формулируются положения, выносимые на защиту.
В первой главе Современный стиль научного мышления и физика колебательных и волновых процессов: состояние проблемы на основе изучения литературы и диссертационных исследований рассматриваются различные подходы к определению содержания понятия стиль научного мышления, его место среди других понятий, касающихся развития научного мышления, и связь эволюции стилей со сменой научных парадигм и научных картин мира, анализируются связь развития стиля научного мышления учащихся с достижением личностных, метапредметных и предметных образовательных результатов обучения физике, а также значение изучения физики и, в частности, изучения колебаний и волн в развитии современного стиля научного мышления.
Стиль научного мышления определяется как исторически сложившаяся, устойчивая система общепринятых методологических нормативов и философских принципов, которыми руководствуются исследователи в данную эпоху. Эволюция стилей научного мышления связана со сменой господствующей научной парадигмы. Исторически смена научных парадигм, а соответственно и стилей мышления, происходила в результате развития, прежде всего, физической науки. Так, в методологии науки выделяют классический (или механистический, жестко детерминистский), вероятностный, кибернетический и современный (или синергетический) стиль научного мышления. При этом стиль научного мышления не изменяется моментально как парадигма, но происходит постепенное внедрение новых принципов и методологических нормативов, и поэтому в науке возможно одновременное существование различных стилей мышления, тогда как парадигмы не совместимы.
Для любого стиля научного мышления можно выделить общие со всеми (инвариантные) и специфические, соответствующие данной научной парадигме и особенностям логики исследования, черты.
Определяя научное мышление как систему норм, выработанных в процессе развития науки, единых для всех развитых наук во все эпохи и противостоящих позициям повседневного обыденного мышления, можно утверждать, что именно принципы научного мышления выступают инвариантными чертами стиля научного мышления. При смене каждый последующий стиль научного мышления включает в себя принципы научного мышления, специфические черты предыдущего стиля (либо в исходном виде, либо трансформированные) и свои специфические нормы научности подхода к решению проблемы (таблица 1).
Таблица 1.
Инвариантные и специфические черты стилей научного мышления
Стиль научного мышления | Инвариантные черты | Специфические черты |
Классический |
| - убежденность в однозначной характеристике сущности явлений - абсолютизации лапласовского идеала причинности |
Вероятностный | - вероятность мышления - признание ведущей роли вероятностных закономерностей | |
Кибернетический | - управленческо-информационная формализованная направленность при анализе сложности - познавательно - деятельностная направленность при возрастающей активности человека - системный динамизм - межальтернативность и многоаспектность - социо-культурная динамичность | |
Современный | - синтетичность - математизированность - вероятностность - признание ведущей роли случайности и бифуркации в появлении нового - рефлексивность - синергетичность (нелинейность, системно-структурный подход, приверженность идее саморазвития) - успешность в работе с моделями - признание многозначности понятия информация - понимание мира как единого целого на основе идеи дополнительности. |
Поскольку смена научных парадигм, а значит и стилей научного мышления, первоначально была связана исключительно с успехами в физической науке, то и одну из главных ролей в развитии современного стиля научного мышления учащихся играет обучение физике.
Анализ существующих образовательных стандартов, содержания школьных учебников физики, опыта работы в образовательных учреждениях и результатов поискового эксперимента, показал, что обучение физике в школе способно внести вклад в развитие таких черт современного стиля научного мышления, как синтетичность, математизированность, вероятностность, рефлексивность, системность, успешность в работе с моделями. При этом, развитие такой черты, как рефлексивность, в наибольшей степени связано не с содержанием образования, а с формами организации познавательной деятельности.
В ходе исследования было показано, что одной из стержневых идей развития физической науки является учение о колебаниях и волнах. Кроме того, математическое описание колебательных и волновых процессов, в том числе и волн вероятности, применимо для исследования психологических, социальных, исторических, экономических и других процессов.
Сопоставление отдельных черт современного стиля научного мышления и особенностей учения о колебаниях и волнах показано в таблице 2.
Таблица 2.
Современный стиль научного мышления и учение о колебаниях и волнах
Черты современного стиля научного мышления | Особенности учения о колебаниях и волнах |
синтетичность | создание единой теории колебаний, позволяющей описать физические, химические, биологические, социальные, психологические и др. процессы |
математизированность | применение не только физических, но и математических аналогий к описанию процессов, различных по природе |
системность | наличие единой теории описания различных по природе процессов и явлений |
успешность в работе с моделями | широкое применение материальных, идеальных и компьютерных моделей |
В главе формулируется вывод о неразрывной связи развития современного стиля научного мышления с достижением предметных, метапредметных и личностных образовательных результатов при обучении физике.
При проведении анализа опыта работы образовательных учреждений и экспериментального исследования констатирующего характера среди учителей физики 60 школ и учащихся 8,9,11 классов 8 школ различных городов РФ получены выводы о недостаточном уровне усвоения учащимися учебного материала по всем вопросам, связанным с колебаниями и волнами и о неготовности учителей к решению задачи развития современного стиля научного мышления учащихся.
В завершении главы формулируются вывод об актуальности избранной темы исследования, основная идея и гипотеза исследования.
Во второй главе Теоретическое обоснование методики формирования представлений учащихся о колебаниях и волнах, направленной на развитие современного стиля научного мышления учащихся рассматриваются различные общенаучные, общедидактические и частнометодические подходы, на которые можно опираться при разработке методики (схема 1). Обосновывается целесообразность построения методики формирования представлений учащихся о колебаниях и волнах на основе системного и синергетического подходов, определяющих принципы развития современной науки. Среди общедидактических подходов особую роль призваны сыграть дифференцированный и компетентностный подходы, поскольку они обеспечивают практическую направленность обучения с учетом уровня и профиля. Кроме того, важную роль должны сыграть деятельностный и комплексный подходы, так как развитие мышления возможно лишь в собственной многоаспектной познавательной деятельности с применением различных дидактических средств.
Обосновано, что среди частнометодических подходов следует выбрать единый подход к изучению колебаний и волн при рассмотрении различных групп физических явлений в основной школе и в рамках колебательно-волнового концентра в профильной школе.
Сочетание дифференцированного подхода с идеей колебательно-волнового концентра приводит к выводу о необходимости различного построения концентра в зависимости от профиля обучения.
В созданной в ходе исследования модели методики формирования представлений учащихся о колебаниях и волнах присутствуют целевой, содержательно-структурны, процессуальный и диагностический компоненты (схема 2).
Целевой компонент определяется основной идеей исследования.
Содержательно-структурный показывает, что при отборе содержания и структурировании учебного материала следует учитывать такие факторы, как цели обучения на разных уровнях обучения и в классах разных профилей, уровень усвоения материала и, соответственно, способ реализации единого подхода. При этом под единым подходом понимается рассмотрение в единстве основных свойств различных объектов и явлений с последующим применением выявленных закономерностей к изучению всего многообразия физических явлений.
Такой подход при обучении физике в классах разных профилей (в старшей школе) может быть реализован через:
- изучение колебаний и волн в рамках колебательно-волнового концентра;
- изучение аналогичных явлений для волн различной природы в рамках одного урока;
- применение аналогий при изучении волн разной природы;
- учет специфики профилей путем оптимального соотношения индуктивного и дедуктивного подходов к рассмотрению явлений.
Процессуальный компонент методики определяет формы, методы и средства обучения. Исследование показало, что изучение колебаний и волн должно осуществляться во взаимосвязи урочной и внеурочной деятельности. При этом целесообразно, чтобы внеурочная деятельность была наиболее явно представлена в виде выполнения учащимися проектно-исследовательских работ (как индивидуальных, так и групповых), в урочной деятельности должны быть присутствовать как традиционные уроки, так и уроки решения одной интегрированной практико-ориентированной задачи, кроме того, особое внимание следует уделить проведению физического практикума.
Все методы, которые направлены на развитие современного стиля научного мышления, с необходимостью должны быть продуктивными.
В ходе исследования обоснована особая роль таких средств обучения, как ситуационные задачи, которые являются естественным развитием контекстных задач. В таких задачах должно присутствовать описание реальной (несмоделированной) ситуации, ее содержание - отражение современного уровня развития науки, а сформулированные задания направлены на анализ текста, моделирование ситуации, решение задачи с N-переменными и рефлексию.
Диагностический компонент модели представлен комплексом традиционных средств (задачи, тесты), специфических тестов, выявляющих осознанность овладения понятийным аппаратом в сочетании с развитием мыслительных операций, контекстных и ситуационных задач, направленных на диагностику развития черт современного стиля научного мышления, а также предполагает анализ рефлексивной деятельности учащихся при осуществлении проектно-исследовательской деятельности.
Таким образом, отличительными особенностями модели методики выступают признание изучения колебаний и волн одной из сквозных идей школьного курса физики, единый подход к изучению колебаний и волн с учетом уровня и профилей обучения, реализация ведущей роли практически значимых заданий с интегрированным развивающимся содержанием в зависимости от уровня и профиля обучения.
Третья глава Методика формирования представлений учащихся о колебаниях и волнах, направленная на развитие современного стиля научного мышления содержит конкретизацию всех компонентов модели, представленной в предыдущей главе.
Для основной школы в диссертации представлены фрагменты программ и тематическое планирование изучения механических колебаний и волн, звуковых явлений, электромагнитных колебаний и волн и световых явлений.
В этих материалах основное внимание уделяется взаимосвязи явлений различной природы, использованию аналогий и межпредметным связям естественнонаучных предметов, реализуемым как в урочной, так и внеурочной деятельности (таблица 2). Структура тем, методы обучения и предлагаемые дидактические средства направлены на формирование инвариантных черт научного мышления. На данном этапе происходит только подготовка к развитию современного стиля научного мышления.
Таблица 2.
Реализация межпредметных связей в задачах и проектных работах
ФМС Использование моделей | Инвариантные черты научного мышления | ||
7 класс | Начальные представления о колебательном и волновом движении (на примере мех. волн на поверхности воды и звука), единство волнового движения и волновых явлению через систему демонстрационных экспериментов и лабораторных и домашних исследований, через обобщение и систематизацию знаний | Качественные задачи, Методологические вопросы, Работа с графиками, Самостоятельная исследовательская работа (теоретического и наблюдательно-описательного характера), МПС | Моделирование Детерминизм Скептицизм Доказательность Анти-авторитарность Антидогматизм Точность Определенность суждений Системность знаний Критическая самооценка Диалектичность знаний о мире |
8 класс | Поддержка знаний о волновом движении темы: Излучение, Электрический ток | Качественные задачи, решение которых опирается на волновые представления Проектно-исследовательские работы по физике и биологии (курс анатомии) | |
9 класс | Системные знания о колебаниях и волнах различной природы. Осознание общности и природных различных колебательных и волновых процессов | Единый подход к изучению волн различной природы Широкое использование аналогий Реализация МПС и объектного и проблемного типа интеграции через систему задач, длительные МП задания |
Для средней (полной) школы в диссертации также приведены фрагменты программ, разработанные для трех профилей обучения. В этих программах предлагается изучать колебаний и волны в рамках 3-х вариантов колебательно-волнового концентра. В классах, изучающих физику на базовом уровне, целесообразно структурировать материал по общности математических закономерностей (т.е. сначала изучать механические и электромагнитные колебания, затем механические и электромагнитные волны, оптику). В классах биолого-химического профиля рекомендуется располагать материал в зависимости от природы изучаемых явлений, при этом следует особое внимание уделить рассмотрению связи с биохимическими процессами. В классах же физико-математического профиля целесообразно такое структурирование материала, при котором, с одной стороны, материал объединен по природе изучаемых явлений, с другой стороны, в начале и в конце изучения темы предполагается проведение серии обобщающих уроков, материал на которых рассматривается в соответствии с идеей объединения по общности математических закономерностей.
В тематическом планировании для классов разных профилей отражена специфика выбора форм и методов обучения. Значительны различия в преобладании типов уроков - в классах физико-математического профиля целесообразно проведения в основном уроков-семинаров, в том числе уроков решения одной задачи, в классах же, где физика изучается на базовом уровне - это, в основном, комбинированные уроки.
При описании особенностей уроков показано, что целесообразно в классах всех профилей изучать взаимосвязанные явления в рамках одного урока. Так, например, на одном уроке предлагается рассматривать явления интерференции и дифракции, преломления и отражения. Но при этом построение урока будет различным. На уроке изучения интерференции и дифракции света в классах физико-математического профиля сначала демонстрируется явлений интерференции, обсуждается увиденное, сравнивается с интерференцией механических волн, выводятся условия минимумов и максимумов интерференционной картины. Затем подобным же образом изучается явление дифракции. В классах же гуманитарного профиля предлагается сначала продемонстрировать оба явления, создать у учащихся целостное представление о явлениях интерференции и дифракции, доказывающих существование такого объекта, как волна, и только после этого переходить к анализу этих явлений.
При формировании представлений о колебаниях и волнах и в основной, и в средней (полной) школе в классах всех профилей должны широко применяться в сочетании с реальным экспериментом (как демонстрационным, так и самостоятельным ученическим) электронные образовательные ресурсы интегрированного содержания (это видео и аудио-фрагменты, интерактивные модели и пр.). В ходе исследования созданы такие комплекты электронных образовательных ресурсов по темам Инфразвук в живой и неживой природе, Ультразвук: проявления в природе, применения в медицине и технике, Распространение волн на поверхности естественных водоемов, Колебательные и волновые явление в социальных и экономических сферах и др.
Особое внимание в диссертационном исследовании уделено отбору содержания и структуре физических задач - традиционных, контекстных, ситуационных. Проведенное исследование позволило выстроить систему поэтапного обучения решению различного вида задач в зависимости от уровня обучения.
Так, в основной школе, в начале изучения колебаний и волн предлагается в основном использовать традиционные задачи и задания, направленные на освоение понятийного аппарата. Постепенно происходит переход в типе задач к контекстным и далее к ситуационным. Динамика трансформации типов задач и особенностей их использования в учебном процессе основной школы представлена на схеме 3а.
В качестве примера контекстной задачи приведем задачу для 7 класса, решение которой готовит к развитию синтетичности мышления: Ученые в результате исследования с помощью эхолота морского дна составили карту Берингового моря (карта прилагается к задаче). Определите промежуток времени между моментами отправления и приема ультразвука в месте нахождения корабля, обозначенном на карте. Каков будет этот промежуток, если корабль переместится в самое глубокое место моря (близ Алеутских островов)?
В средней (полной) школе основное внимание предлагается уделить решению ситуационных задач, при этом традиционные расчетные и качественные задачи оказываются включенными в задания к ситуационной задаче. Специфика профилей учитывается при выборе сюжета ситуационной задачи и определения уровня сложности сформулированных заданий. Схема 3б отражает рекомендации по применению ситуационных задач о колебаниях и волнах в средней (полной) школе.
В качестве примера сюжета ситуационной задачи может выступать воздействие ультразвука на живые организмы, технические устройства, природные объекты и химические системы.
В ходе исследования созданы традиционные диагностические материалы по всем вопросам о колебаниях и волнах, рассматриваемым в школьном курсе физики, а также комплекты специальных тестов, выявляющих не только сформированность основных мыслительных операций (анализ, синтез и пр.), но и осознанность овладения понятийным аппаратом физики, и задания, выполнение которых обнаруживает наличие или отсутствие синтетичности, математизированности, системности мышления и успешности работы с моделями.
Например, вопросы тестовых заданий могут быть сформулированы в следующем виде: Среди представленных понятий выделить лишнее и объяснить свой выбор. 1. Колебание, период, частота, амплитуда, смещение. 2.аЗвук; радиоволна; волна на поверхности воды; волна, бегущая по шнуру; сейсмическая волна. 3. Упругий мяч, отскакивающий от асфальта; качели; маятник в часах; парус, раскачивающийся на волнах, Земля, обращающаяся вокруг Солнца.
Для диагностики, например, успешности работы с моделями учащимся 7 класса предлагается восстановить по рисункам элементов экспериментальную установку для воспроизведения колебаний груза, подвешенного на нити, и изобразить эту установку схематично.
Таким образом, методика формирования представлений учащихся о колебаниях и волнах, направленная на развитие современного стиля научного мышления включает требования к предметным и внепредметным знаниям и умениям учащихся по итогам изучения колебаний и волн, к последовательности и уровню изучения материала, а также способам реализации единого подхода в зависимости от уровня и профиля обучения; рекомендации по применению, помимо традиционных уроков, уроков одной интегрированной задачи с практическим содержанием, уроков экспериментального практикума, проектно-исследовательской деятельности; и опирается на дидактические средства (реальный, модельный и виртуальный физический эксперимент, электронные образовательные ресурсы, задачи - традиционные, контекстные, ситуационные историко-научного, политехнического и методологического характера), а при диагностике результатов обучения требует выявления сформированности отдельных черт современного стиля научного мышления.
В четвертой главе Педагогический эксперимент дается общая характеристика экспериментального аспекта исследования, проведенного в три этапа (констатирующий, поисковый и обучающей с 2006 - 2012гг.). Эта характеристика представлена в таблице 4.
Таблица 4.
Общая характеристика педагогического эксперимента
Цели | Участники | Методы |
Констатирующий этап (2006-2008) | ||
Выявление и изучение состояния проблемы формирования представлений учащихся о колебаниях и волнах и проблемы развития современного стиля научного мышления учащихся | Учителя из 60 школ и учащиеся 8 школ г. Москвы, Йошкар-Олы, Архангельска, Челябинска, и др., всего 82 учителя и 365 учащихся | Анкетирование, интервьюирование, беседа, тестирование |
Поисковый этап (2008-2010) | ||
Разработка и корректировка методики формирования представлений учащихся о колебаниях и волнах, направленной на развитие современного стиля научного мышления | Учителя и учащиеся из 3-х школ г.Москвы, всего 3 учителя и 279 учащихся | Экспериментальное преподавание, анализ учебно-методических материалов участников эксперимента и ученических работ теоретического и экспериментального характера |
Обучающий этап (2010 Ц 2012) | ||
Проверка гипотезы исследования | 7 учителей и 326 учащихся из 5 школ г.Москвы | Экспериментальное преподавание, анкетирование, тестирование, анализ продуктов проектно-исследовательской деятельности, статистические методы обработки результатов эксперимента. |
Констатирующий этап педагогического эксперимента описан в первой главе диссертации.
На поисковом этапе экспериментальное воздействие на обучаемых осуществлялось за счет введения в образовательный процесс элементов нового содержания, а также за счет использования различных форм организации познавательной деятельности обучаемых.
В рамках поискового эксперимента была выдвинута гипотеза о том, что несформированность черт современного стиля научного мышления связана прежде всего с недостаточным развитием мыслительных операций школьников и незнанием понятийного аппарата.
С целью проверки сформулированной гипотезы были отобраны психологические тесты, проведены опросы и тестировании, кроме того, наполнены физическим содержанием такие психологические тесты на диагностику развития мыслительных операций, как Количественные отношения, Закономерности числового ряда, Исключение понятий, Выявление общих понятий. Этот набор психологических тестов позволяет диагностировать уровень развития основных мыслительных операций, а именно, анализ, синтез, сравнение, классификация, обобщение, а также оценить уровень развития логического мышления.
При этом были составлены две группы тестов по физике: первая содержит вопросы из всего курса физики основной школы, кроме колебаний и волн; вторая группа тестов полностью посвящена вопросам колебательного и волнового процессов различной природы.
Анализ результатов эксперимента показал, что психологические тесты, диагностирующие развитие основных мыслительных операций, содержащие лингвистический и математический материал, выполняются учащимися более успешно, нежели аналогичные тесты, наполненные физическим содержанием. Разница в уровне качества выполнения тестов с разным содержанием связана прежде всего с недостаточным овладением учащимися языком физической науки и несформированностью обобщенных, целостных представлений о физической картине мира, а ни в коей мере не с недостаточным развитием мыслительных операций.
Итогом поискового эксперимента явилась методика, описанная в предыдущей главе.
Для проверки гипотезы исследования на обучающем этапе эксперимента учителям были представлены учебно-методические материалы по темам Звуковые явления, световые явления в 7 классе, Механические колебания и волны и Электромагнитные колебания и волны в 9 классе, Колебания и волны в 10-11 классах. Результаты применения данных учебно-методических материалов, отражающих идеи методики формирования представлений учащихся о колебаниях и волнах с целью развития современного стиля научного мышления учащихся оценивались с помощью набора тестовых заданий, традиционных контрольных работ, комплекта контекстных и ситуационных задач, а также по итогам выполнения учащимися проектно-исследовательских работ. Выявлялось наличие таких черт современного стиля научного мышления, как синтетичность, математизированность, системность, рефлексивность, успешность в работе с моделями.
Сравнение результатов контрольных групп (7 классов, 189 учащихся), в которых изучение колебаний и волн осуществлялось без применения экспериментальных учебно-методических материалов, и экспериментальных групп (11 групп, 137 учащихся) с применением критерия-2 показало, что все перечисленные выше черты современного стиля научного мышления сформированы на более высоком уровне, что подтвердило гипотезу исследования.
Основные результаты и выводы
- На основе изучения состояния научно-методической проблемы формирования представлений учащихся о колебаниях и волнах и проблемы развития современного стиля научного мышления учащихся был сделан вывод о том, что развитие современного стиля научного мышления необходимо для достижения личностных, метапредметных и предметных образовательных результатов обучения физике. Особую роль в развитии отдельных черт современного стиля научного мышления (таких, как синтетичность, математизированность, рефлексивность, системность, успешность в работе с моделями) играет систематичное изучение колебаний и волн различной природы с учетом идей дифференциации обучения.
- Обоснована целесообразность построения методики формирования представлений учащихся о колебаниях и волнах, направленной на развитие современного стиля научного мышления, на основе системного, синергетического, дифференцированного, деятельностного, компетентностного, комплексного подходов, единого подхода к изучению колебаний и волн с учетом принципов генерализации и цикличности.
- Разработана модель методики формирования представлений учащихся о колебаниях и волнах, обеспечивающей развитие современного стиля научного мышления, отличительными особенностями которой являются: признание изучения колебаний и волн одной из сквозных идей школьного курса физики; единый подход к изучению колебаний и волн, учитывающий уровень и профиль обучения; реализация ведущей роли практически значимых заданий с интегрированным развивающимся содержанием в зависимости от уровня и профиля обучения.
- В соответствии с предложенной моделью разработана методика формирования представлений учащихся о колебаниях и волнах в основной и средней (полной) школе, обеспечивающая развитие современного стиля научного мышления.
- Экспериментально доказано, что если при обучении физике в основной и средней (полной) школе реализовать единый подход к изучению колебаний и волн различной природы в сочетании с идеями дифференцированного обучения и при организации познавательной деятельности учащихся основное внимание уделить практически значимым задачам с интегрированным развивающимся содержанием, то будут развиваться синтетичность, математизированность, системность, нелинейность, рефлексивность мышления и будет обеспечена успешность учащихся в работе с моделями.
Основное содержание диссертационного исследования отражено в 16 публикациях, общим объемом 3,6 п.л. (авторских Ц 2,8 п.л.).
Статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ
- Мишина, Е.А. Формирование исследовательских умений в процессе учебно-игровой деятельности как средство развития научного мышления учащихся младшего подросткового возраста./ Е.А. Мишина, Н.В. Ромашкина. // Школа Будущего Ц 2010. - №3. Ц С.13 Ц 20. (0,5 п.л.). (авторских 50 %).
- Мишина, Е.А. Развитие знаний учащихся о колебаниях и волнах при изучении физики./ Е.А.Мишина// Физика в школе Ц 2012. - №1. Ц С.37-43. (0,5 п.л.).
- Мишина, Е.А. Проблема формирования и диагностики личностных образовательных результатов школьников./ Н.В.аШаронова, Е.А. Мишина// Школа будущего. Ц 2012. - №2. Ц С.88-92. (0,25 п.л.). (авторских 50 %).
Статьи в других изданиях
- Мишина, Е.А. Единый подход к изучению волновых явлений в курсе физики средней (полной) школы./ Е.А. Мишина.//Школа Будущего. - 2008. - №3. - С.60-65. (0,3 п.л.).
- Мишина, Е.А. Формирование представлений учащихся о колебаниях и волнах как средство развития современного стиля научного мышления. /Е.А. Мишина.// Необратимые процессы в природе и технике: Труды Шестой Всероссийской конференции 26-28 января 2011г. (В трех частях) Ч.III. - МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2011 - С. 166-169. (0,16 п.л.).
- Мишина, Е.А. Вклад изучения колебаний и волн в развитие научного мышления учащихся./ Е.А. Мишина.// Материалы IX Международной научно-методической конференции Физическое образование: проблемы и перспективы развития. Сборник материалов, посвященный 80-летию со дня рождения д.ф.-м.н., проф. Е.М. Гершензона. Часть 3. - М.: МПГУ, 2010. - С. 76-79. (0,16 п.л.).
- Мишина Е.А. Методическая система изучения колебаний и волн в средней школе./ Е.А.аМишина.// Физика в системе современного образования (ФССО-11): материалы XI Междунар. конф. Волгоград, 19-23 сент.2011 г.: в 2 т. - Волгоград: Перемена, 2011. - Т.2., С.118-121. (0,2 п.л.).
- Мишина,аЕ.А. Роль изучения вопросов современной физики в развитии научного мышления учащихся средней (полной) школы./ Н.В. Шаронова, Е.А.аМишина.// Физика в системе современного образования (ФССО-11): материалы XI Междунар. конф. Волгоград, 19-23 сент.2011 г.: в 2 т. - Волгоград: Перемена, 2011. - Т.2., С. 160-163. (0,2 п.л.). (авторских 50 %).
- Мишина, Е.А. Изучение явлений интерференции и дифракции в курсе физики средней (полной) школы./ Е.А. Мишина//Сборник материалов по итогам научно-исследовательской деятельности молодых ученых в области гуманитарных, естественных и технических наук в 2007 году. - М.: Прометей, МПГУ, 2008. - С.81 - 83. (0,12 п.л.).
- Мишина, Е.А. Формирование представлений учащихся о явлениях интерференции и дифракции./ Е.А. Мишина// Физика и ее преподавание в школе и в вузе. VI Емельяновские чтения: Материалы Региональной научно-практической конференции/ Мар.гос.ун-т; под ред. В.А. Белянина. - Йошкар-Ола, 2008. - С.60 - 62. (0,12 п.л.).
- Мишина, Е.А. Методика изучения явлений интерференции и дифракции в курсе физики средней (полной) школы./ Е.А. Мишина//Материалы VII Международной научно-методической конференции Физическое образование: проблемы и перспективы развития, Часть 3. - М.: Школа Будущего, 2008. - С. 24 - 25. (0,1 п.л.).
- Мишина, Е.А. Возможные подходы к изучению волн различной природы в курсе физики профильной школы./ Е.А. Мишина.// Физика в системе современного образования (ФССО - 09): Материалы X Международной конференции. Санкт-Петербург, 31 мая - 4 июня 2009 г. Т.2. - СПб.: РГПУ им. А.И.Герцена. 2009. - С.105 - 106. (0,12 п.л.).
- Мишина, Е.А. Организация учебной деятельности на уроках физики в логике научного познания с использованием интерактивной доски./ Н.В. Ромашкина, Е.А. Мишина, Т.И. Долгая// Ученые записки Забайкальского государственного гуманитарно-педагогического университета им.аН.Г.аЧернышевского. Серия Физика, математика, техника, технология. - Чита: ЗабГГПУ, 2010. - №2 (31). - С.82-85. (0,3 п.л.). (авторских 50 %).
- Мишина, Е.А. Создание инновационной образовательной среды с целью формирования исследовательских умений учащихся основной и средней (полной) школы. / Н.В. Ромашкина, Е.А. Мишина// Материалы XI Международной учебно-методической конференции Современный физический практикум. Минск 12 - 14 октября 2010г. - Минск: Издательский центр БГУ, 2010. - С.285 - 286. (0,1 п.л.). (авторских 50 %).
- Мишина, Е.А. Комплексное применение мультимедийных и традиционных средств обучения физике в условиях инновационной образовательной среды./ Е.А. Мишина, Н.В.аРомашкина, С.В. Лозовенко.// Материали за 7-а международна научна практична конференция, Ключови въпроси в съвременната наука. Том 28. Педагогически науки. Музика и живот. - София: Баял ГРАД БГ ООД, 2011г. - С.51-54. (0,25 п.л.). (авторских 30 %).
- Мишина Е.А. Особенности изучения колебаний и волн в курсе физики профильной школы./ Е.А. Мишина.// Сборник трудов докладов Всероссийского Съезда учителей физики. Москва, МГУ, 28-30 июня 2011 года. - М.: МГУ, 2011 - С.112-114. (0,2 п.л.).
1 Здесь и далее под формированием представлений учащихся о каких-либо физических объектах и явлениях понимается формирование мотивации к их изучению, знаний и соответствующих умений, осознанности успешности в усвоение учебного материала об определенной группе физических явлений и закономерностей.
2 В дальнейшем при упоминании о развитии современного стиля научного мышления учащихся имеется ввиду развитие именно этих черт современного стиля научного мышления.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по педагогике