Обучение физике в условиях постнеклассического развития естествознания 13. 00. 02 Теория и методика обучения и воспитания (физика)

Вид материала

Содержание

Успеваемость (в %) слушателей курсов повышения квалификации
В заключении
Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

Подобный материал:

1 2 3

ис.8. Гистограмма успеваемости студентов 2 курса химико - технологического факультета Томского политехнического университета (150 человек) при изучении ими курса основ неклассического и постнеклассического естествознания в 2005/06 учебном году с использованием материалов учебного пособия «Шепель, О.М. Основы неклассического и постнеклассического естествознания: учебное пособие / О.М. Шепель. – Томск: Томский ЦНТИ, 2007. – 120с.» в объёме 75 часов : - традиционный опрос; - тестирование.

Таблица 4

Успеваемость (в %) слушателей курсов повышения квалификации,

преподавателей естественно-математических

Номер рубежа Оценка		Рубеж - 1	Рубеж - 2	Рубеж - 3	Итоговый контроль
отлично	Традиционный опрос	55	40	38	45
отлично	Тестирование	53	40	37	41
хорошо	Традиционный опрос	40	55	56	50
хорошо	Тестирование	39	50	55	54
удовлетво- рительно	Традиционный опрос	5	5	6	5
удовлетво- рительно	Тестирование	8	10	8	5

Исследование проводилось на базе Института инженерной педагогики Томского политехнического университета. В нем приняли участие 120 преподавателей естественно-математических дисциплин, успеваемость которых проверялась при изучении приёмов реализации методологии энтропийно-синергетического сканирования на уроках естествознания.

Обучение проводилось с 2005 по 2008 год по материалам монографии «Шепель, О.М. Энтропийно-синергетические аспекты естественнонаучного образования / О.М. Шепель. – Томск : Изд-во ТГПУ, 2007. – 220 с.» Программа обучения рассчитана на 36 часов. Ежегодно обучается 40 человек. Достоверных различий не было обнаружено и при сопоставлении успеваемости экспериментальной группы учащихся лицея, изучавших тему «Физические поля» с использованием нетрадиционных связующих, системообразующих сведений, с успеваемостью учащихся контрольной группы, изучавших эту же тему на основе традиционного материала (таблица 3).

Удовлетворительные результаты диагностики усвоения учащимися средних и средних специальных учебных заведений связующих и системообразующих сведений, излагаемых в соответствии с методологией энтропийно- синергетического сканирования, подтверждают гипотезу о возможности повышения качества обучения физике относительно достижений современного естествознания, при использовании методологии, позволяющей формировать восприятие отдельных дисциплин как аспектов неразрывного целого, условно разделяющих единую неделимую действительность.

Результаты диагностики знания основ общей теории относительности и теории самоорганизации, предлагаемых студентам естественнонаучных факультетов свидетельствуют о принципиальной возможности обучения основам неклассического и постнеклассического естествознания учащихся высших учебных заведений.

Результаты диагностики знаний слушателей курсов повышения квалификации, изучающих методологию энтропийно-синергетического сканирования свидетельствуют о высоком уровне усвоения изучаемого педагогами материала. Методология энтропийно-синергетического сканирования естественно-математических дисциплин оказалась востребованной и применимой ко всем основным уровням образования: среднему, среднему специальному, начальному профессиональному, высшему.

В заключении подводятся общие итоги исследования, констатируется, что в ходе проведения работы решены поставленные задачи, получены значимые научные и практические результаты, излагаются возможные варианты дальнейшего использования энтропийно-синергетического подхода в педагогической теории и практике.

В частности:

В результате исследования теоретического материала и накопленного практического опыта по межпредметной интеграции, изучения современных представлений о закономерностях процессов восприятия информации было установлено, что параллельно формированию постнеклассического естествознания, в дидактике накапливались предпосылки для рождения педагогической синергетики – многочисленные разработки по теории и практике междисциплинарных связей. В том числе:

— обосновывалась объективная необходимость отражения в учебном познании реальных взаимосвязей объектов и явлений природы и общества;

— классифицировались по видам, типам и уровням существующие и разрабатываемые межпредметные связи;

— выделялись обучающая, развивающая, воспитывающая и мировоззренческая функции междисциплинарных связей, их положительное влияние на формирование системы научных знаний и общее умственное развитие ученика;

— разрабатывались методики координированного обучения различным учебным предметам, предпринимались попытки готовить учителя к осуществлению междисциплинарных связей на практике;

— определялось место межпредметных связей в картине синергетического единства образовательного пространства.

Вместе с тем, несмотря на обилие публикаций, посвящённых проблемам интеграции естественно-математических дисциплин, практическая координация процессов обучения математике, физике, химии, биологии требует до сих пор дополнительной методологической разработки. При анализе содержания школьных учебных пособий и учебников по названным дисциплинам обнаруживаются несогласованности между преподаванием физики и математики, химии и математики, химии и физики, химии и биологии, а также внутридисциплинарная несогласованность между различными темами одного и того же школьного предмета.

При сопоставлении динамики интеграционных процессов в науке и образовании, преодолевающих классический, неклассический и постнеклассический

этапы развития, обнаружилось особенно недостаточное внимание к серьёзному отражению достижений неклассического естествознания в учебном процессе. Освоив дидактические принципы освещения фундаментальных классических представлений о физике, химии, биологии, математике, современные педагогические исследования сосредоточились на разработке принципов обучения

постнеклассическому естествознанию, минуя тернии неклассической науки.

Кроме того, развивающиеся сегодня в рамках или на основе синергетического подхода дидактические направления не рассматривают важной составляющей синергетики – энтропийных колебаний самоорганизующейся системы, учёт которых при анализе содержания образования может пролить дополнительный свет на закономерности учебного процесса.

В рамках разработки теоретических основ особенностей информационного обмена предложен энтропийно-синергетический подход к его анализу. Согласно энтропийно-синергетическому подходу закономерности мышления аналогичны физическим, в частности, термодинамическим закономерностям вещественно - энергетического обмена.
Обоснована и разработана методология энтропийно – синергетического сканирования естественно-математических дисциплин, позволяющая осуществлять эффективную координацию преподавания различных предметов. Основной особенностью предлагаемой методологии, отличающей её от предыдущих интеграционных подходов, изложенных в литературе, является восприятие знания, как невещественной живой системы; потребляемая знанием пища (информация) должна быть усваиваемой (т.е. интегрируемой в систему уже потреблённых знаний) и развивающей (т.е. подготавливающей формирующийся информационный организм к среде взрослого обитания). Кроме того, методология характеризуется использованием связующих и системообразующих сведений в качестве одного из основных способов устранения несогласованностей в преподавании аналогичных или взаимосвязанных тем различных естественно-математических дисциплин, а также конкретной последовательностью предлагаемых автором этапов интеграции, включающей в себя: собственно сканирование изучаемого материала, ликвидацию несогласованностей в его изложении, систематизацию разрозненных сведений. Предложенная методология реализована при разработке учебных пособий по математике и естествознанию, использующихся в процессе переподготовки учителей физики, химии, биологии, математики. Проведённая диагностика качества усвоения педагогами и учащимися новых (связующих и системообразующих) знаний свидетельствует о целесообразности применения методологии в образовательном процессе.
В качестве одного из способов повышения уровня содержания обучения до уровня современного постнеклассического естествознания предлагается повышение квалификации преподавателей естественнонаучных дисциплин высших учебных заведений для последующего обучения студентов основам общей теории относительности и теории самоорганизации. В процессе повышения квалификации предусматривается:

— обсуждение критерия, позволяющего разделять естествознание на классический, неклассический и постнеклассический уровни и представляющего собой особенности восприятия пространства, времени, события, наблюдателя учёными различных эпох;

— сопоставление уровней естествознания с формировавшимися в их рамках естественнонаучными картинами мира. При этом механическую и электродинамическую картины мира предлагается относить к классическому естествознанию, релятивистскую и квантово-полевую картины мира – к неклассическому естествознанию, эволюционно-синергетическую картину мира – к постнеклассическому естествознанию. Геоцентрическая и гелиоцентрическая системы рассматриваются как представления, формировавшиеся в рамках механической картины мира;

— изучение простейших синергетических систем, тензоров, математических толкований кривизны с использованием учебного пособия, разработанного диссертантом для преподавателей и студентов высших учебных заведений. В качестве классических синергетических систем рассматриваются: брюсселятор, орегонатор, ячейки Бенара;

— рассмотрение возможности использования феноменологического синергетического подхода для анализа социальных процессов, в том числе чередования этапов спокойного развития и революционного преобразования в исторических процессах;

— обсуждение возможности использования количественного синергетического подхода для организации послевузовского обучения на уровне аспирантуры. В качестве измеряемых и самоорганизующихся параметров аспирантуры рассматриваются количества кандидатов наук и аспирантов.

Удовлетворительные результаты диагностики усвоения учащимися средних и средних специальных учебных заведений связующих и системообразующих сведений, излагаемых в соответствии с методологией энтропийно- синергетического сканирования, подтверждают гипотезу о возможности повышения качества обучения физике относительно достижений современного естествознания, при использовании методологии, позволяющей формировать восприятие отдельных дисциплин как аспектов неразрывного целого, условно разделяющих единую неделимую действительность. Результаты диагностики знания основ общей теории относительности и теории самоорганизации, предлагаемых студентам естественнонаучных факультетов свидетельствуют о принципиальной возможности обучения основам неклассического и постнеклассического естествознания учащихся высших учебных заведений. Однако, содержание этого материала требует дальнейшего углубления, расширения, уточнения, и преподавания в более широких рамках федерального компонента государственного образовательного стандарта. Результаты диагностики знаний слушателей курсов повышения квалификации, изучающих методологию энтропийно-синергетического сканирования свидетельствуют о высоком уровне усвоения изучаемого педагогами материала.
Методология энтропийно-синергетического сканирования физики оказалась востребованной и применимой ко всем трём основным уровням образования: среднему, профессиональному, высшему. На её основе разработаны и успешно применяются образовательные программы, учебные пособия, предназначенные как для учителей средних общеобразовательных школ, так и преподавателей профессиональных и высших учебных заведений.
Предложенная в работе методология является лишь одной из составляющих энтропийно-синергетического обучения естественнонаучным дисциплинам – формальной, рассматривающей как обучать соответствующим предметам. Реализация этой составляющей предполагается, прежде всего, в рамках средней общеобразовательной школы и профессионального образования (начального или среднего).

Другая составляющая – содержательная, отвечает на вопрос чему обучать, преподавая ту или иную естественнонаучную дисциплину. Реализация этой составляющей предполагается на естественных факультетах высших учебных заведений, и подразумевает обучение основам общей теории относительности и синергетики.

Третья составляющая – организационная, объясняющая каким образом организовать обучение рассмотрена только для послевузовского образования.

Таким образом, предлагаемое в работе энтропийно-синергетическое обучение физике включает в себя три аспекта и может восприниматься как реализация и развитие трёх направлений синергетического подхода в образовании, сформулированных В.Г. Будановым. Первый аспект - методология обучения (энтропийно-синергетическое сканирование), разработан в рамках направления, именуемого «синергетика для образования». Второй аспект – содержание обучения, включающее в себя основы неклассического и постнеклассического естествознания, соответствует направлению «синергетика в образовании». Третий аспект – организация образования ближе всего к направлению «синергетика образования». Причём, если первый аспект может быть реализован в рамках общеобразовательных школ или профессиональных учебных заведений, то практическое внедрение второго аспекта возможно только на естественных факультетах высших учебных заведений, а третий аспект предлагается использовать на уровне послевузовского образования.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

Шепель, О.М. Фундаментальные естественнонаучные понятия на уроках физики / О.М.Шепель // Вестник Челябинского государственного педагогического университета. – 2008. – № 11. – C. 196–205.
Шепель, О.М. Обучение физико-математическим основам постнеклассического естествознания студентов естественонаучных факультетов / О.М. Шепель // Мир науки, культуры, образования. – 2008. – № 5 (5). С. 33–39.
Шепель, О.М. Естественнонаучные дисциплины на профильных уроках математики / О.М. Шепель // Вестник Томского государственного педагогического университета. Естественные и точные науки. – 2007. – Т.69. – № 6. – C. 95 – 98.
Шепель, О.М. Энтропийно-синергетические подходы к преподаванию естественнонаучных дисциплин / О.М. Шепель, М.Г. Минин // Известия Томского политехнического университета. – 2006. –Т.309. – № 3. – С.226 – 230.
Шепель, О.М., Чабовская Н.И. Проблемы обучения естественным и математическим дисциплинам студентов музыкальных училищ / О.М. Шепель, Н.И. Чабовская // Среднее профессиональное образование. – 2006. – № 12. – С. 12 – 13.
Шепель, О.М. Точные формулы точной науки / О.М. Шепель // Химия в школе. – 2005. –№ 9. – С. 45 – 46.
Шепель, О.М. К вопросу о классификации веществ и химических реакций / О.М. Шепель // Химия в школе. – 2005. – № 5. – С. 15 – 18.
Шепель, О.М. Знание как живая система / О.М. Шепель, М.Г. Минин // Образование и наука. – 2005. – № 5. – С. 30 –39.
Шепель, O.М. О синергетическом преподавании химии / О.М. Шепель // Химия в школе. –2004. – №1. – С. 41 – 45.
Шепель, О.М. Биология и химия без биохимии / О.М. Шепель // Биология в школе. –2003. – №6. – C.42 – 45.
Шéпель, О.М. Стереотипы стереохимии / О.М. Шепель // Высшее образование в России. – 2002. –№3. – С. 141 – 142.
Шепель, О.М. Проблемы интеграции математики, физики, химии, биологии в преподавании дисциплины «Основы естественнонаучного познания мира» / О.М. Шепель // Школьные технологии. – 1999. – №№ 1–2. – С. 153 –155.

Монографии и учебные пособия:

Шепель, О.М. Энтропийно-синергетические аспекты естественнонаучного образования / О.М. Шепель. – Томск : Изд-во ТГПУ, 2007. – 220 с.
Шепель, О.М. Естественникам: учебное пособие / О.М. Шепель, А.О. Рассказова. – Томск: Томский ЦНТИ, 2006. – 220 с.
Шепель, О. М. Математика: учебное пособие / О.М. Шепель, Н.И. Чабовская. – Томск: Томский ЦНТИ, 2006. – 124 с.
Шепель, О.М. Основы неклассического и постнеклассического естествознания: учебное пособие / О.М. Шепель. – Томск: Томский ЦНТИ, 2007. – 120с.

Научно-методические статьи

Шепель, О.М. Единство естественнонаучной картины мира на примере классификации химических веществ и реакций / О.М. Шепель // Рукопись деп. в ВИНИТИ 19.02.03. № 338–В2003. – 9 с.
Шепель, О.М. Наука, искусство и религия как аспекты единого процесса познания действительности / О.М. Шепель // Рукопись деп. в ИНИОН РАН 8.04.2003. – № 57913. – 15 с.
Шепель, О.М Физико-математические аспекты преподавания химии / О.М. Шепель // Рукопись деп. ВИНИТИ 19.02.03. – №337.– 2003. – 5 с.
Шепель, О.М. Мультимедийные технологии в системе инженерно- строительного образования / О.М. Шепель, Н.С. Елугачёва, Ю.С. Саркисов // Рукопись деп. в ВИНИТИ 31.12.02 . – № 2309. – B2002. – 12 с.
Shepel, O.M. The fifth interaction / О.М. Shepel // European Journal of Natural History. – 2006. – № 2. – P. 129 –130.

Материалы научно-практических конференций

Шепель, О.М. Содержание естественнонаучного образования на фоне постнеклассической картины мира / О.М. Шепель // Мат. юбилейной международ. научно-практ. конф. Россия, Горно-Алтай, 3-6 авг. 2006 г. – Горно-Алтайск : Изд-во Барнаульского гос. ун-та, 2006. – С.65 – 66.
Шепель, О.М. Научные картины мира различных уровней естествознания / О.М. Шепель // Мат. международ. научно-практ. конф. Россия, Горно-Алтай, 13-17 авг. 2007 г. – Горно-Алтайск : Изд-во Барнаульского гос. ун-та, 2007. – С.37 – 39.
Шепель, О.М. Естественные факультеты в условиях постнеклассического этапа развития науки / О.М. Шепель // Сб. научн. статей международ. науч.-практ. конф. Республика Казахстан, Талдыкорган, 20–21 апр., 2006 г. –Талдыкорган : Изд-во Института имени академика У.А. Джолдасбекова, 2006. – С. 33 – 39.
Шепель, О.М. Проблемы преподавания естествознания: классического, неклассического, постнеклассического / O.М. Шепель // Материалы X Российско-Американской научно-практ. конф. – СПб, 14–16 мая 2007г. – СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2007. – С.204 –207.
Шепель, О.М. Естественно-математическое образование в условиях постнеклассического этапа развития науки / О.М. Шепель // Cб. науч. статей V международ. науч.-практ. конф. Россия, Екатеринбург, 4-5 апр. 2006 г. : Изд-во Уральского гос. пед. ун-та, 2006. – С. 64–65.
Шепель, О.М. Качество образования относительно достижений современной науки / О.М. Шепель // VII Сибирская школа молодого учёного. Материалы международ. конф. Россия, Томск, 24–26 окт. 2006 г. – Томск : Изд-во Томского гос. пед. ун-та, 2006. – С.46 – 47.
Шепель, О. М. Обучение : динамика и стереотипы / О.М. Шепель, Н.С. Елугачёва // Материалы общероссийской юбилейной научно-метод. конф. Томск, 30-31 января 2002 г. – Томск : Изд-во ТГПУ, 2002. – С. 426–430 .
Шепель, О.М. Синергетическая модель организации послевузовского образования / О.М. Шепель // Мат. Х Всерос. конф. студентов, аспирантов и молодых учёных. Т.3. Ч.2. Томск, май 2006 г. – Томск : Изд-во ТГПУ, 2006. – С. 106 – 109.
Шепель, О.М. Физические подходы к решению химических задач/ О.М.Шепель // Материалы 55 Всероссийской научно-практ. конф. химиков с международным участием. – СПб, 9-12 апреля 2008г. - СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2008. – С.53 – 56.
Шепель, О.М. Математика в системе естественнонаучного познания мира студентами музыкальных училищ / О.М. Шепель // Мат. II межрег. конф. Томск: Изд-во «Томский ЦНТИ», 2006. – С. 63 – 67.
Шепель, О.М. Естественнонаучная подготовка будущих музыкантов / О.М. Шепель // Мат. II межрегион. конф. апр. 2006 г. – Томск : Изд-во «Томский ЦНТИ», 2006. – С. 56 – 61.
Чабовская, Н.И. Бесстрастные числа музыки / Н.И. Чабовская, О.М. Шепель // Материалы II межрегиональной конф. Томск, 28-29 апр. 2005 г. –Томск: Томский ЦНТИ, 2006. – С. 111–116.
Шепель, О.М. Синергетическое преподавание в высшей школе / О.М. Шепель // Материалы межрегион. теоретико-практ. научной конф. Шадринск, май 2006 г. – Шадринск : Изд-во ПО «Исеть», 2006. – С.142–150.
Шепель, О.М. Пути интеграции учебных планов подготовки специалистов ТГАСУ / О.М. Шепель, Ю.С. Саркисов, Н.С. Елугачёва // Материалы регион. научно-метод. конф. Томск 22–23 апр. 2003 г. – Томск: Изд-во ТГАСУ, 2003. С. 40 – 45.

Подписано в печать 04.10.08

Формат 60х84 1/16. Объем 2,2 уч.-изд.л.

Тираж 100 экз. Заказ

Отпечатано на ризографе

в типографии ГОУ ВПО ЧГПУ

454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 69

Blog

Обучение физике в условиях постнеклассического развития естествознания 13. 00. 02 Теория и методика обучения и воспитания (физика)

Содержание