На правах рукописи

Андрющенко Владимир Александрович

РАЗВИТИЕ ПОЗНАВАТЕЛЬНОГО ИНТЕРЕСА

УЧАЩИХСЯ СРЕДНЕЙ ШКОЛЫ В УСЛОВИЯХ

ЭКОЛОГИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ОБУЧЕНИЯ ФИЗИКЕ

Специальность 13.00.02 – теория и методика обучения и воспитания (физика)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Челябинск 2010

Работа выполнена на кафедре теории и методики обучения физике государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Челябинский государственный педагогический университет»

Научный руководитель: доктор педагогических наук Яворук Олег Анатольевич

Официальные оппоненты: доктор педагогических наук Суровикина Светлана Анатольевна кандидат педагогических наук Челнокова Марина Викторовна

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Пермский государственный педагогический университет»

Защита состоится «21» апреля 2010 года в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.295.02 при ГОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет» по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 69, аудитория 116.

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки ГОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет».

Автореферат разослан « » марта 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор педагогических наук, профессор В.С. Елагина Общая характеристика исследования Актуальность исследования. Концепция модернизации российского образования ориентирует образовательный процесс в средней школе не только на формирование знаний и умений, но и на развитие их личности, обладающей широким набором компетенций. Обучение физике в современной школе предполагает усвоение вопросов методологии науки и развитие творческих способностей учащихся.

Современные тенденции интеграции и взаимопроникновения естественных наук в их стремительном развитии создают предпосылки для совершенствования и обновления системы образования, заставляют пересмотреть роль предметов естественнонаучного цикла в формировании естественнонаучного мировоззрения, мышления, мотивации учения, познавательного интереса, способствующих повышению качества усвоения знаний и умений учащихся. Разработка методик, объединяющих содержание отдельных предметов либо посредством интегративных курсов, либо системным включением межпредметных связей (МПС) в процесс обучения дисциплинам естественнонаучного цикла, является своевременной и целесообразной. Вместе с тем системное решение проблемных задач экологического содержания позволяет перевести теоретические знания в плоскость реальных действий, направленных на оценку состояния и прогнозирования будущего развития экосистем, выявление негативного влияния на них деятельности человека.

Анализ научно-методических публикаций, изучение практического опыта учителей показывают, что в настоящее время сложились определенные традиции в методике обучения физике, связанные с объединением курсов экологии и физики. Однако концентрированного, системного материала по вопросам развития познавательного интереса посредством курса физики с экологической составляющей, способствующего в то же время и оптимизации деятельности именно учителя физики, обучению его трансформировать методические рекомендации по совершенствованию приемов, форм и средств обучения в их оригинальных сочетаниях, в научно-методической печати не представлено.

Анализ методологической, психолого-дидактической, научнометодической литературы, практика обучения физике учащихся средней школы, специфика современного состояния образования приводит к выводу о наличии ряда противоречий:

– между объективным обострением экологических проблем, необратимым изменением природной среды в результате антропогенного воздействия, нарастающими в связи с негативными социально-экономическими последствиями и недостаточной подготовленностью общества к их решению, отсутствием экологической направленности содержания современного общего образования;

– между сложным методологическим характером взаимосвязей физики и экологии и невысоким уровнем трансформации их в образовательный процесс, сводящимся в основном к природоохранной деятельности;

– между необходимостью формирования у учащихся системных предметных и межпредметных знаний, обобщенных умений через основные виды учебно-познавательной деятельности в условиях экологизации содержания обучения физике – с одной стороны, и недостаточной разработанностью методики организации этих видов деятельности, приводящих к развитию познавательного интереса старшеклассников, – с другой;

– между необходимостью развития познавательного интереса старшеклассников в процессе изучения курса физики с экологической составляющей – с одной стороны, и отсутствием обоснованной методики этого развития, способов ее реализации в разных видах учебно-познавательной деятельности – с другой.

Выделенные противоречия позволили сделать вывод об актуальности нашего исследования, проблема которого заключается в поиске ответов на вопрос: как реализовать экологический подход в обучении физике, чтобы школьникам стало интереснее изучать предмет?

';

Объектом исследования является процесс обучения физике учащихся средней общеобразовательной школы.

Предмет исследования: методика развития познавательного интереса учащихся средней школы при изучении школьного курса физики с экологической составляющей.

Цель исследования состоит в обосновании и разработке методики развития познавательного интереса учащихся старших классов в условиях экологизации процесса обучения физике.

Гипотеза исследования. Методика формирования познавательного интереса у учащихся старших классов в условиях экологизации процесса обучения физике будет эффективной, если:

• конкретизировать цели обучения курсу физики с экологической составляющей с учетом требований, предъявляемых к подготовке выпускников общеобразовательной школы;

• отобрать содержание экологического материала с учетом развития интегративных тенденций в современном естественнонаучном образовании. При этом перенести акцент с информационного на методологический уровень обучения, предполагающий внутреннюю упорядоченность; согласованность частей целого; совокупность процессов, ведущих к образованию взаимосвязей между частями целого; объединение учителей, реализующих программы и цели развития познавательного интереса в условиях преемственных связей физики с экологией;

• использовать проблемные методы обучения, реализации которых будет способствовать комплекс физических задач с экологической направленностью – экспериментальных, задач с оценкой ситуаций, задач на основе парадоксов и софизмов, заданий проблемного содержания, моделирующих экологические ситуации, позволяющих перевести приобретенные теоретические знания в плоскость реальных действий;

• использовать интегративные формы учебных занятий; внеурочную деятельность учащихся, дающую возможность включать их в творческий, исследовательский поиск, направленный на практическое применение знаний экологического содержания.

В соответствии с поставленной целью и выдвинутой гипотезой определены задачи исследования:

1. Изучить состояние проблемы развития познавательного интереса учащихся средней школы на основе методологической взаимосвязи содержательной и процессуальной сторон обучения физике в условиях экологизации образовательного процесса.

2. Обосновать необходимость взаимосвязи содержания физического и экологического образования, ее внедрения в единую образовательную область знания с целью развития познавательного интереса учащихся средней школы.

3. Разработать модель развития познавательного интереса учащихся в условиях экологизации обучения физике.

4. Разработать методику развития познавательного интереса учащихся, предполагающую:

• определение комплексных целей обучения физике в условиях экологизации образовательного процесса;

• формулировку принципов отбора содержания физического образования с экологической составляющей;

• составление программ: 1) курса физики с экологической направленностью (вариативной компоненты базового уровня, 10-11 классы); 2) интегративного элективного курса «Физические основы экологии» с включением практикума по решению физических задач с экологическим содержанием (региональный компонент);

• выбор таких форм организации учебных занятий, форм, методов и средств обучения, которые способствовали бы обобщению и систематизации интегративных знаний и умений, развитию познавательных мотивов изучения физики с экологической составляющей.

5. Провести педагогический эксперимент, в ходе которого проверить гипотезу исследования.

Теоретико-методологической основой исследования явились: на философском уровне – теория естественнонаучного познания (Г. Гегель, И. Кант, А. Пуанкаре, К. Поппер, Б.М. Кедров, В.Г. Разумовский, Г.Г. Гранатов, М.В. Мостепаненко, В.С. Степин, и др.); психолого-педагогическом уровне – психологическая теория деятельности (П.Я. Гальперин, А.Н. Леонтьев, Н.А. Менчинская, А.В. Петровский, С.Л. Рубинштейн, Н.Ф. Талызина и др.), теория развивающего обучения (Л.С. Выготский, В.В. Давыдов, Л.В. Занков и др.), теория межпредметных связей (В.Н. Федорова, А.В. Усова, И.Д. Зверев, В.Н. Максимова, З.И. Тюмасева, А.В. Петров, С.Н. Бабина, А.И. Гурьев, В.С. Елагина, Ш.Г. Зиятдинов, М.Н. Мамедов, А.П. Рыженков, С.А. Старченко, О.А. Яворук и др.); на частнодидактическом – теория формирования научных понятий, обобщенных умений и навыков, познавательного интереса (А.В. Усова, Н.С. Пурышева, Н.Н. Тулькибаева, Т.Н. Шамало, Е.В. Оспенникова, И.С. Карасова, М.Д. Даммер, Ю.П. Дубенский, С.А. Суровикина, А.А. Бобров, В.И. Земцова, В.И. Лырчикова и др.). Некоторые аспекты экологического образования в процессе изучения физики рассмотрены в диссертациях Э.А. Турдикулова, Т.А. Бадлуевой, О.А. Васильевой, А.В. Сахарова, М.В. Челноковой, К.А. Юрьева и др.

Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования.

Теоретические: анализ философской, психолого-дидактической, методической литературы по теме исследования; системный анализ и синтез; абстрагирование; идеализация; моделирование.

Эмпирические: анкетирование; тестирование; педагогический эксперимент в разных видах; методы поэлементного и пооперационного анализа; методы математической статистики для определения достоверности выводов, сформулированных по результатам исследования.

Исследования проводились в четыре этапа, каждый из которых был направлен на решение конкретных задач.

1 этап исследования (2001 – 2003 гг.) включал: анализ философской, психолого-педагогической, научно-методической литературы, а также диссертационных работ по проблеме исследования с целью определения методологической и теоретической основы исследования, формулировку гипотезы, цели и задач, определение методики исследования. На данном этапе был начат констатирующий эксперимент.

2 этап (2003 – 2005 гг.): определены критерии и уровень сформированности знаний по физике для проверки эффективности методики развития интереса к научному познанию посредством изучения школьного курса физики с экологической составляющей. Продолжен констатирующий эксперимент и начат зондирующий эксперимент с целью первичной проверки результативности разработанной методики.

3 этап (2005 – 2007 гг.): проводился систематический обучающий педагогический эксперимент с целью уточнения и корректировки разработанной методики с учетом результатов зондирующего эксперимента, осуществлялась обработка экспериментальных данных.

4 этап (2007 – 2009 гг.): проводился контрольный педагогический эксперимент с целью проверки эффективности разработанной методики в целом, осуществлялся анализ, обобщались и публиковались результаты исследования, оформлялась диссертация.

Научная новизна исследования:

1. Обоснованы целесообразность и возможность развития познавательного интереса учащихся средней школы на основе осуществления методологической взаимосвязи содержательных и процессуальных компонентов физического и экологического образования. Эта целесообразность обусловлена обострением экологических проблем в природной среде, нарастающими социальноэкономическими последствиями, неподготовленностью общества, в частности школы, решать эти проблемы; зависимостью характера взаимосвязи физики и экологии от процессов их трансформации в образовательную среду; зависимостью способов формирования системных знаний и видов деятельности учащихся к изучению физики с экологической составляющей.

2. Разработана методика развития познавательного интереса учащихся в условиях экологизации процесса обучения физике, включающая: таксономию целей (познавательных, нравственно-эстетических, осознанно-избирательных и индивидуальных); содержание и структуру учебного материала с вариативной экологической составляющей (базовый курс физики старшей школы, элективные курсы по физике с экологическим содержанием); процессуальные компоненты обучения (формы организации учебных занятий с включением проблемных экологических ситуаций).

3. Разработан элективный курс «Физические основы экологии» по разделам «Молекулярной физике», «Электродинамике», «Квантовой физике», к нему: дидактический материал, включающий планы обобщенного ответа о структурных элементах физических знаний с экологической составляющей; физический эксперимент и задачи проблемного характера – теоретические, экспериментальные, физические задачи с экологической направленностью.

4. Разработаны критерии и показатели оценки сформированности познавательного интереса у учащихся старшей школы к изучению вопросов физики экологической направленности: 1) качество усвоения интегративных понятий;

2) изменение мотивации учения; 3) сформированность умения осуществлять экспериментальные исследования экологических явлений.

Теоретическая значимость исследования:

• определены принципы отбора учебного материала (экологической) составляющей содержательного блока учебного предмета «Физика» (10–11 класс, базовый уровень): преемственности, вариативности, индивидуализации и дифференциации, мотивации и создания положительного отношения к учению;

• разработана модель развития познавательного интереса учащихся в условиях экологизации процесса обучения физике, отражающая связи между эмоционально-волевыми и интеллектуальными качествами личности, уровнями развития познавательного интереса и блочной структурой процесса учебного познания (целевой, мотивационный, содержательный, процессуальный блоки);

• обоснована возможность построения учебного познания школьников в соответствии с гносеологическим циклом в процессе развития исследовательских умений учащихся при выполнении ими творческих экспериментальных работ с экологической тематикой.

Практическая значимость исследования заключается в том, что:

– его выводы и рекомендации служат совершенствованию процесса обучения курса физики с экологической составляющей на базовом уровне и способствуют развитию познавательного интереса учащихся;

– разработаны образовательные программы курсов физики для 10–11 классов (базовый уровень с вариативным экологическим компонентом); программы элективных курсов «Физические основы экологии», «Практикум по решению физических задач с экологическим содержанием». Методика их реализации включает содержательный и процессуальный компоненты, ориентированные на усиление внимания к решению проблемных задач;

– разработаны методические рекомендации по проведению демонстрационного эксперимента, лабораторных работ, научно-практических конференций, экскурсий с экологической тематикой;

– разработан дидактический материал к интегративным занятиям, способствующий осмыслению: характера физических законов, лежащих в основе самоорганизации неравновесных систем; представлений о моделировании природных процессов при исследовании влияния антропогенного воздействия на функционирование экосистем, о катастрофически возрастающих антропогенных и геоэволюционных факторах, оказывающих влияние на биосферу;

– разработан комплекс экспериментальных задач, задач с оценкой ситуаций, задач на основе парадоксов и софизмов, заданий проблемного содержания, моделирующих ситуации экологического содержания и позволяющих перевести приобретенные теоретические знания в плоскость реальных действий, направленных на оценку состояния, прогнозирование развития экосистем, выявление техногенных факторов и поиск выхода из них.

Обоснованность и достоверность результатов исследования обеспечивается использованием методов, адекватных целям и задачам исследования, опорой на методологию познания, основные психолого-педагогические концепции и теории обучения; всесторонним анализом поставленной проблемы; проведением педагогического эксперимента в строго контролируемых условиях; репрезентативностью полученных экспериментальных данных, применением методов математической статистики, поэлементного и пооперационного анализа с целью определения достоверности и надежности полученных количественных показателей результативности обучения.

Положения, выносимые на защиту:

1. Одним из путей развития познавательного интереса к предметам естественного цикла, престижность которых в последнее время значительно снизилась, является экологизация образовательного процесса в школе. Изучение физики с экологической составляющей позволит рассмотреть социально значимые проблемы, связанные с оценкой природных и техногенных факторов для формирования экологического мировоззрения.

2. Модель развития познавательного интереса учащихся в условиях экологизации обучения физике включает четыре блока: 1 – целевой (таксономию познавательных, нравственно-эстетических, осознанно-избирательных и индивидуальных целей); 2 – мотивационный (создание положительного эмоционального отношения к учебной деятельности); 3 – содержательный (содержание и структура учебного материала базового курса физики старшей школы с вариативной экологической составляющей, элективные курсы по физике с экологическим содержанием); 4 – процессуальный (многообразие форм, методов и средств обучения, направленных на формирование рациональных приемов учебно-познавательной и исследовательской деятельности, способствующей включению учащихся в деятельность по построению комплексных моделей, опытному исследованию индикации загрязнений, экологической экспертизе, решению проблемных задач экологической направленности, а также моделированию экологических ситуаций, разбору софизмов, парадоксов, задач-оценок).

3. Методика, разработанная на основе четырех блоков модели (целевого, мотивационного, процессуального, содержательного), реализуется в процессе обучения физике (10–11 класс, базовый уровень) с экологической составляющей и интегративных элективных курсов «Физические основы экологии» и «Практикум по решению физических задач с экологическим содержанием», которые дополняют друг друга.

4. Ориентация на методологию познания при отборе содержания экологического материала способствует обогащению курса физики проблемными ситуациями, видами познавательной деятельности, стимулирующими мотивацию учения и интерес школьников к изучению физики.

Структура диссертации определяется логикой и последовательностью решения поставленных задач. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка используемой литературы, приложения;

проиллюстрирована рисунками, таблицами, диаграммами.

Во введении обосновывается актуальность проблемы исследования, определяются объект, предмет, цель и задачи исследования, формулируется гипотеза, конкретизируются методы и этапы работы, раскрывается научная новизна исследования, его практическая и теоретическая значимость.

В первой главе «Проблема развития познавательного интереса у учащихся посредством экологизации школьного курса физики в дидактике и методике обучения физике» проведен теоретический анализ философской, психолого-педагогической и методической литературы по проблеме развития познавательного интереса старшеклассников посредством изучения школьного курса физики с экологической составляющей.

Внедрение в образовательный процесс синтезированного научного знания, в частности экологизированного курса физики, обусловлено необходимостью обновления содержания современного естественнонаучного цикла. Сформировавшись как самостоятельная система знаний со своей структурой и содержанием, курс физики с экологической составляющей обладает, по нашему мнению, большими развивающими и учебно-познавательными возможностями.

Физика составляет естественнонаучный фундамент экологии: многие методы экологического познания являются переносом соответствующих физических методов; физические обобщения методологического уровня составляют основу философских, концептуальных экологических положений; технически ориентированное физическое знание обусловливает рациональное использование производственных и природных ресурсов. Экологическое знание, в свою очередь, обогащает сферу физических исследований сложных процессов в открытых экосистемах и в биосфере в целом.

Экологизация системы образования – это привнесение в практику преподавания различных дисциплин элементов экологического подхода, ориентирующего, в первую очередь, на исследование и отражение взаимодействия человека с окружающей средой методами конкретной дисциплины, а также на подготовку экологически грамотных специалистов самого разного профиля.

Процесс экологизации курса физики объективно обусловлен потребностью формирования познавательного интереса у старшеклассников.

Содержание курса физики с экологической составляющей в том случае стимулирует развитие познавательного интереса, если оно ориентированно на усиление внимания к проблемным задачам на основе моделирования ситуаций, задачам-оценкам, экспериментальным задачам, софизмам, парадоксам с экологическим содержанием, научно-исследовательским работам, позволяющим перевести приобретенные теоретические знания в плоскость реальных действий, направленных на оценку состояния, прогнозирование развития экосистем, выявление техногенных факторов и поиск выхода из них.

В диссертационном исследовании интерес рассматривается как «активная познавательная направленность человека на тот или иной предмет или явление действительности, связанная обычно с положительным эмоционально окрашенным отношением к познанию объекта или овладению той или иной деятельностью» (В.А. Крутецкий). Высшим уровнем познавательного интереса учащихся является теоретический интерес – узкий интерес к определенной сфере знаний, переходящий в профессиональный интерес, когда учащийся стремится осуществить самостоятельный творческий поиск, деятельность на основе методологических знаний.

Курс физики с экологической составляющей строится на основе принципа генерализации содержания материала. Осознание и понимание логики методов познания и соответствующих методов и приемов обучения, применения их на основе преемственных связей целесообразно осуществлять на основе гносеологической формулы цикла научного познания опытные факты гипотеза следствия эксперимент или факты модель следствия эксперимент.

Познавательный интерес учащихся формируется в проблемном обучении на основе содержания учебного материала – системы знаний (факты, понятия, законы, теории, методы познания, картины мира) и способов познавательной деятельности (репродуктивного, конструктивного, продуктивного). Особенностью познавательного интереса является не просто ознакомление их с предметом познания, а непосредственное включение школьников в сам процесс познания, их стремление проникать в сущность явлений, глубоко и осознанно изучать теоретические основы определенной области знаний.

Обучение физике, кроме усвоения предметных знаний, предполагает формирование надпредметных познавательных умений учащихся (обобщенных экспериментальных умений и умений решать проблемные задачи с экологическим содержанием). В этом заключаются возможные дополнительные «точки пересечения» физики и экологии, определяемые тем, что в процессе обучения физике формируются познавательные умения и навыки, общие для естественнонаучных предметов.

Во второй главе диссертационного исследовании «Реализация экологической составляющей физического образования как условие развития познавательного интереса учащихся» на основе педагогической теории цикличности процесса познания (В.В. Мултановский, В.Г. Разумовский), теоретических основ исследовательского метода обучения, педагогической теории формирования обобщенных умений (А.В. Усова, Н.Н. Тулькибаева, А.А. Бобров), теоретических основ оптимизации обучения (Ю.К. Бабанский, В.А. Черкасов и др.), теоретических положений развивающего обучения (Л.С. Выготский, С.Л. Рубинштейн и др.), психологической теории учебной деятельности (В.В. Давыдов, Д.Б. Эльконин и др.), теории межпредметных связей (А.И. Гурьев, И.Д. Зверев, Ш.Г. Зиятдинов, В.Н. Максимова, М.Н. Мамедов, Н.С. Пурышева, А.П. Рыженков, В.Н. Федорова, А.В. Усова, О.А. Яворук и др.); на частнодидактическом уровне – теории формирования научных понятий, обобщенных умений и навыков, познавательного интереса у учащихся (А.В. Усова, Н.Н. Тулькибаева, Е.В. Оспенникова, М.Д. Даммер, И.С. Карасова, С.А. Суровикина, А.А. Бобров, В.И. Лырчикова и др.) представлена модель развития познавательного интереса учащихся в условиях экологизации процесса обучения физике.

На основе анализа содержания учебников по физике и экологии на предмет осуществления их взаимосвязи и предложенных принципов отбора учебного материала разработаны программы по физике с экологической составляющей для учащихся 10–11 классов (базовый уровень), элективного курса «Основы физической экологии», а также методические рекомендации по обогащению учебного физического материала элементами экологического, проблемного содержания, стимулирующими познавательный интерес.

Целями изучения курса физики с экологической составляющей являются развитие познавательного интереса, объяснение разнообразных физических явлений на основе полученных знаний, оценивание достоверности естественнонаучной информации, овладение умениями проводить наблюдения, эксперименты, выдвигать гипотезы, строить модели природных процессов при исследовании влияния антропогенного воздействия на функционирование экосистем.

В процессе преподавания физики акцент переносится с информационного на методологическое обучение – от трансляции готовых знаний к развитию самостоятельности, теоретического мышления. Установлено, что характер деятельности в процессе обучения и содержание курса физики с экологической составляющей изменяются несущественно по сравнению с традиционным преподаванием и поэтому не требуют дополнительных затрат учебного времени.

Курс физики с экологической составляющей способствует: 1) самостоятельной познавательной деятельности учащихся при решении проблемных задач с экологическим аспектом и выполнению исследовательских заданий;

2) использованию демонстрационного и лабораторного эксперимента по физике с экологическим направлением; 3) изучению интегративного элективного курса «Физические основы экологии» с использованием разработанного нами дидактического материала. Все вышеназванные виды деятельности можно реализовать как в учебное время, так и во внеклассной деятельности.

При формировании познавательного интереса необходимо поэтапное построение учебного процесса, включающего мотивацию учения, целенаправленную организацию учебной деятельности, контроль качества знаний и умений.

Во внеурочной учебно-познавательной деятельности учащихся используются дополнительные формы и способы, направленные на развитие познавательного интереса. К ним относятся организация самостоятельной научноисследовательской деятельности по изучению экологических проблем на основе физических закономерностей, результатом которой является участие учащихся в социальных программах «Молодой исследователь» («Шаг в будущее», «Образование, наука, профессия», «Научный потенциал–ХХI»).

Курс физики с экологической составляющей позволяет в процессе обучения рассмотреть ряд важных вопросов на основе логики научного познания, отображающей результаты наблюдений за экологическими явлениями, и экспериментального изучения фактов и закономерностей. Факты объясняются на основе выдвижения гипотез, которые могут включать в себя описание состояния изучаемых объектов, механизмы протекающих явлений, процессов. Существенная сторона этих состояний и механизмов отображается в виде различных моделей. В процессе логических рассуждений на основе выдвинутой гипотезы и модельных представлений об изучаемых явлениях, процессах, состояниях формулируется система следствий, которые проверяются экспериментально.

Эксперимент дает следующую совокупность опытных фактов и является подтверждением либо неподтверждением достоверности гипотезы. В случае правомерности выдвинутой гипотезы она используется для объяснения новых опытных фактов. Таким образом, деятельность учащихся в процессе получения новых физических знаний включает создание проблемной ситуации (постановку проблемной задачи с экологическим направлением), разработку плана ее разрешения. К каждой теме сформулированы задачи, решение которых направлено на усвоения старшеклассниками основных понятий (физических и экологических), на установление эмпирических связей между физическими величинами, характеризующими явления с экологической составляющей (диффузия, капиллярность, осмос и др.), на использование обобщенных способов выполнения экспериментов, решения физических задач с экологическим содержанием.

В программу курса физики с экологической составляющей включены понятия, законы, теории, общие для цикла естественнонаучных дисциплин: 1) мировоззренческие понятия (материя, виды движения, способы существования материи, масса, энергия, взаимодействие и др.); 2) понятия, общие для физики и экологии (экосистема, ионизирующее излучение, предельно допустимые концентрации веществ, загрязнение окружающей среды и др.); 3) законы (радиоактивного распада, закон снижения качества энергии и др.); 4) теории (молекулярно-кинетическая теория строения вещества, электронная теория вещества, квантовая и др.); 5) общие методы учебного познания (наблюдение, эксперимент, моделирование, выдвижение гипотезы и др.). Известно, что роль различных учебных дисциплин в формировании перечисленных понятий далеко не одинакова. Физика среди дисциплин естественного цикла занимает ведущее место, потому что ее теория составляет их базис. Вместе с тем, использование экологического материала оказывается ценным для развития, расширения и конкретизации физических понятий, раскрытия их роли в изучении окружающего мира, развития познавательного интереса школьников к изучению как физики и экологии. Формирование надпредметных, обобщенных умений в экологии невозможно без учета и понимания школьниками взаимосвязи физических и экологических явлений.

Взаимосвязь физики и экологии обеспечивает формирование основ политехнических знаний, безопасности жизнедеятельности человека в техногенной среде. В вариативную часть базового курса и программу элективного курса включены вопросы изучение принципов действия технических устройств (нетрадиционных источников энергии, приборов для мониторинга окружающей среды и др.); вопросы, раскрывающие сущность влияния на жизнедеятельность человека тех или иных факторов техногенного происхождения.

Опираясь на теорию формирования познавательного интереса (Г.И. Щукина, А.В. Усова, М.Г. Ковтунович, Е.В. Оспенникова, В.И. Лырчикова, С.А. Осяк и др.), мы разработали модель развития познавательного интереса учащихся в условиях экологизации обучения физике, целью которой является формирование системы научных знаний и практических умений, развитие познавательного интереса учащихся, учитывающее эмоционально-волевые и интеллектуальные стороны личности средствами учебного предмета (рис. 1, с. 14).

Модель включает четыре блока: 1 – целевой (таксономию: познавательных, нравственно-эстетических, осознанно-избирательных и индивидуальных целей); 2 – мотивационный (положительного эмоционального отношения к учебной деятельности); 3 – содержательный (содержание и структура учебного материала базового курса физики старшей школы с вариативной экологической составляющей, элективные курсы по физике с экологическим содержанием);

4 – процессуальный (многообразие форм, методов и средств обучения, направленных на формирование рациональных приемов учебно-познавательной и исследовательской деятельности, способствующей включению учащихся в деятельность по построению комплексных моделей, опытному исследованию индикации загрязнений, экологической экспертизе, решению проблемных задач экологической направленности, а также моделированию экологических ситуаций, разбору софизмов, парадоксов, задач-оценок).

В третьей главе «Методика проведения и результаты педагогического эксперимента» определяются цели и задачи экспериментальной работы, описывается содержание работы по реализации модели развития познавательного интереса учащихся средней школы в условиях экологизации процесса обучения физике, анализируются и обрабатываются результаты экспериментальной работы с использованием методов математической статистики.

Экспериментальная работа по апробации методики развития познавательного интереса учащихся средней школы в условиях экологизации процесса обучения физике проводилась в период с 2001 по 2009 г.

Программа по физике с экологической составляющей для учащихся 10– классов, интегративного элективного курса «Физические основы экологии», а также разработанные к ним дидактические материалы с экологической тематикой, методические рекомендации по формированию исследовательских умений в процессе решении проблемных задач широко обсуждались на научнопрактических конференциях всероссийского и международного уровня; материалы исследования опубликованы во всероссийских и региональных научных изданиях.

В данной главе приведены результаты эксперимента, проводившегося в муниципальном общеобразовательном учреждении «Средняя общеобразовательная школа № 4» г. Радужного Ханты-Мансийского автономного округаЮгры Тюменской области.

В качестве критериев развития познавательного интереса учащихся были выбраны следующие: полнота усвоения понятия; изменение мотивации учащихся под влиянием изучения курса физики с экологической составляющей;

способы осуществления экологической экспертизы в опытноисследовательской деятельности по изучению загрязнения окружающей среды;

изменение интеллектуальной активности, характеристика которых представлена в таблице 1 (с. 16).

гической обстановке в социуме и окружающей среде ных целей: непроизвольные дейст- ситуаций, задачамопытно-исследовательской деятельности по изучению тролируемое сознанием Результаты изменения мотивации учащихся под влиянием изучения курса физики с экологической составляющей в контрольном и экспериментальных классах приведены в таблице 2 (с. 16).

Показатели уровня развития познавательного интереса мы рассчитывали, используя методику, предложенную в диссертационном исследовании А.В. Сахарова (табл. 3, с. 17). К и К1 – коэффициенты успешности выполнения единичных операций практического задания с экологическим содержанием в начале и конце эксперимента.

При определении качества знаний, общих для физики и экологии, выявлялась полнота усвоения учащимися существенных признаков научного факта, закона на основе требований к усвоению знаний, воплощённых в планах обобщённого характера и отражающих логику учебного познания (рис. 2, с. 17).

Результаты анализа сформированности практических умений при самостоятельном проведении наблюдения за природным явлением до и после изучения темы приведены на рисунке 3 (c. 17).

На заключительном этапе изучения базового курса физики с экологической составляющей и интегративных элективных курсов было проведено итоговое тестирование по основным темам: «Механика» (тест 1); «Молекулярная физика» (тесты 2–7); «Электродинамика» (тесты 8–15); «Квантовая физика» (тесты 16–20). Итоговая тестовая работа включала задания двух уровней: базового (тесты с выбором ответа) и повышенного (задачи с экологическим содержанием). Выполнение заданий базового уровня оценивалось 1 баллом, а задания повышенного уровня – от двух до трех баллов в зависимости от проверяемых элементов знаний. Результаты тестирования представлены на рисунке 4 (с. 18).

Курс физики с экологической составляющей включает решение задачоценок, задач на моделирование ситуаций, разбор софизмов, парадоксов, выполнение творческих заданий, что способствует формированию теоретического мышления, умению решать проблемные, творческие задачи. Участие в дискуссиях, конференциях с экологической направленностью, олимпиадах способствует развитию у учащихся мотивации и познавательного интереса. Учащимися подготовлен ряд исследовательских работ, многие из которых награждены дипломами на городских, окружных и всероссийских научных конференциях молодых исследователей. Ежегодно учащиеся старших классов становятся победителями и призерами городских, окружных, всероссийских олимпиад по физике.

Результаты педагогического эксперимента по проверке эффективности разработанной методики развития познавательного интереса учащихся старших классов посредством курса физики с экологической составляющей свидетельствуют о ее положительном влиянии на развитие мотивации, познавательного интереса, а также на качество усвоения знаний и обобщенных умений учащихся.

Развитие познавательного интереса учащихся средней школы 1 Полнота усвоения понятия Качество усвоения интегра- Контрольные срезы, 3 Способы осуществления эко- Умения поэтапно исследо- Наблюдение, экспелогической экспертизы в вать факторы, характери- римент, дедуктивные деятельности по изучению загрязнения окружающей среды.

4 Изменение интеллектуальной Умения выполнять творче- Решение задач на моактивности ские задания с экологиче- делирование ситуаским содержанием ций, задач-оценок, Изменение мотивации учащихся под влиянием изучения курса Нравится выполнять эксперименты самостоятельно в учебном процессе Нравится проводить наблюдения явлений природы и выполнять опыты (дома) Интересно обсуждать результаты экспериментов с экологическим направлением в учебном процессе, на кон- 43 48 43 ференции Интересно исследовать самому экологическую проблему Динамика развития познавательного интереса учащихся контрольного 4. Теоретический интерес В ходе педагогического эксперимента выяснилось, что интегративный материал, включенный в содержание курса физики с экологической составляющей, доступен учащимся старших классов. Учащиеся экспериментальных классов показывают более высокие результаты, чем учащиеся контрольных классов.

Учащиеся экспериментальных классов достаточно успешно овладевают приемами деятельности по систематизации и обобщению знаний, осознают ее необходимость при самостоятельном изучении наук.

Рис. 2. Результаты контрольных сре- Рис. 3. Результаты проверки сфорзов: 1-2 – знания о научном факте до мированности умений самостояи после изучения, 3-4 – знания о зако- тельно наблюдать за явлением Рис. 4. Результаты итоговой тестовой работы, выполненной учащимися 11 классов после изучения курса физики с экологической составляющей Результаты обучения курсу физики с экологической составляющей соответствуют поставленным перед ним дидактическим задачам. Экологизация курса физики способствует повышению качества естественнонаучного образования, обобщению и систематизации знаний учащихся на заключительном этапе обучения. Таким образом, в диссертационном исследовании обоснована возможность развития познавательного интереса учащихся в условиях экологизации содержания обучения физике.

В заключении излагаются основные результаты и приводятся общие выводы исследования.

В приложении к диссертации приведены дополнительные материалы, не вошедшие в основную часть диссертации.

Основные результаты исследования.

Диссертационное исследование посвящено разработке, теоретическому обоснованию и экспериментальной проверке эффективности методики развития познавательного интереса учащихся в условиях экологизации обучения физике.

В ходе диссертационного исследования были решены поставленные задачи:

– проведен анализ философской, психологической, педагогической литературы, раскрывающий сущность познавательного интереса, эмпирических и теоретических методов научного познания в процессе изучения экологизированного курса физики;

– на основе анализа содержания учебной, методической и научной литературы по физике и экологии разработана методика развития познавательного интереса учащихся;

– в ходе исследования разработаны и апробированы программы по курсу физики с экологической составляющей для учащихся 10-11 классов и интегративных элективных курсов «Основы физической экологии» и «Практикум по решению физических задач с экологическим содержанием», методические рекомендации по проведению демонстрационного эксперимента, лабораторных работ, научно-практических конференций, экскурсий с экологической тематикой, решению проблемных задач с экологическим аспектом; выполнению научно-исследовательских работ учащимися в рамках социальной программы молодых исследователей «Шаг в будущее», межвузовской конференции молодых исследователей (старшеклассников и студентов) «Образование, наука, профессия», всероссийского заочного конкурса «Научный потенциал–ХХI».

На основе проведенного исследования можно сформулировать следующие выводы:

1. Анализ состояния проблемы развития познавательного интереса учащихся средней школы в условиях экологизации содержательной и процессуальной сторон обучения физике показал, что существуют противоречия между необходимостью развития познавательного интереса старшеклассников в процессе изучения курса физики с экологической составляющей – с одной стороны, и отсутствием обоснованной методики способов ее реализации в процессе обучения физике – с другой.

2. Целесообразность разработки методики развития познавательного интереса учащихся средней школы на основе методологической взаимосвязи содержательных компонентов физического и экологического образования обусловлена значимостью развития познавательного интереса к предметам естественного цикла, престижность которых в последнее время значительно снизилась. Изучение физики с экологической составляющей позволяет рассмотреть социально важные проблемы, связанные с оценкой абиотических, биотических и антропогенных факторов для формирования экологического мировоззрения.

3. Модель развития познавательного интереса учащихся в условиях экологизации процесса обучения физике включает четыре блока (целевой, мотивационный, содержательный и процессуальный) и служит основанием для разработки методики развития познавательного интереса. Последняя реализуется с помощью экологической составляющей содержательного блока учебного предмета «Физика» (10–11 класс, базовый уровень) и интегративных элективных курсов «Физические основы экологии» и «Практикум по решению физических задач с экологическим содержанием».

4. Экологизация содержания курса физики, гносеологический цикл учебного познания определяют выбор форм и методов организации учебновоспитательного процесса, которые способствуют комплексному раскрытию учебных экологических проблем.

5. Условиями обеспечения старшеклассников глубокими и прочными знаниями по физике, а также умениями использовать эти знания при усвоении предметов естественнонаучного цикла являются: организация деятельности по систематизации и обобщению знаний; развитие умений решать проблемные задачи с экологическим направлением, требующие комплексного применения знаний, видеть и анализировать физическую сущность в экологических явлениях; организация исследовательской деятельности учащихся при выполнении работы с экологической составляющей.

6. Дидактический материал, разработанный к интегративным занятиям, способствует осмыслению: характера физических законов, лежащих в основе самоорганизации неравновесных систем; представлений о моделировании природных процессов при исследовании влияния антропогенного воздействия на функционирование экосистем; катастрофически возрастающих антропогенных и геоэволюционных факторов, оказывающих влияние на биосферу.

7. Результаты педагогического эксперимента подтвердили гипотезу исследования и доказали эффективность разработанной методики развития познавательного интереса учащихся в условиях экологизации обучения физике. Критериями и показателями эффективности являются: 1) качество усвоения интегративных понятий; 2) изменение мотивации учения; 3) сформированность способов деятельности, связанных с экологической экспертизой, исследованием региональных экологических проблем в рамках научных обществ учащихся.

8. Проведенное теоретико-экспериментальное исследование показало методическую значимость внедрения полученных результатов. В то же время данное исследование не исчерпывает содержание рассматриваемой проблемы.

К перспективным направлениям дальнейших научных исследований в этой области можно отнести следующие: разработка методики формирования у учащихся умений моделировать экологические ситуации с использованием компьютерных технологий; формирование умений проводить вычислительный эксперимент и прогнозировать развитие экосистем.

Материалы диссертационного исследования изложены в следующих публикациях автора.

Публикации в изданиях, включенных в реестр ВАК РФ 1. Андрющенко В.А., Яворук О.А. Специфика организации исследовательской работы учащихся по физике с экологической тематикой // Вестн. Челяб. гос. пед. ун-та. – Сер.: Педагогика. Психология. Методика преподавания. – 2009. – № 8. – С. 13 – 24. (Авторских 80%.) 2. Андрющенко В.А. Школьный физический эксперимент при формировании экологических понятий // Мир, культура, образование. – Горно-Алтайск:

ПАНИ, 2010. – № 1 (20). – С. 184 – 187.

3. Андрющенко В.А. Содержание подготовки учителя физики по вопросам экологического образования учащихся // Совершенствование профессионально-методической подготовки студентов естественнонаучных специальностей в педвузах: материалы XXXVIII науч.-практ. конф. преподавателей естественнонаучных дисциплин педвузов зоны Урала и Сибири. – Барнаул: Изд-во БГПУ, 2005. – С. 55 – 58.

4. Андрющенко В.А. Формирование логических приемов мышления у учащихся при решении проблемных задач экологического содержания в процессе обучения физике // Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов: материалы XIII Междунар. науч.практ. конф., 16-17 мая 2006 г. – Челябинск: ИИУМЦ «Образование», 2006. – Ч.

2. – С. 14 – 17.

5. Андрющенко В.А. Методические принципы конструктивнопроектировочной деятельности учителя по экологизации курса физики // Теоретико-методологические основы совершенствования естественнонаучного и технологического образования в основной, средней школе и педвузе: материалы Междунар. науч.-практ. конф., 13-14 сентября 2006 г. – Челябинск: ИИУМЦ «Образование», 2006. – С. 247 – 250.

6. Андрющенко В.А. Понятийный аппарат элективного курса «Физические основы экологии» // Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов: материалы XIV Междунар. науч.практ. конф., 14-15 мая 2007 г. – Челябинск: Изд-во ЧГПУ; ИИУМЦ «Образование», 2007. – Ч. 1. – С. 100 – 103.

7. Андрющенко В.А. Расширение применения физических понятий при организации научно-практических работ старшеклассников экологической направленности // Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов: материалы ХV Междунар. науч.-практ.

конф., 12-13 мая 2008 г. – Челябинск: ИИУМЦ «Образование», 2008. – С. 307 – 311.

8. Андрющенко В.А. Демонстрационный эксперимент с экологическим содержанием при формировании физических понятий // Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов: материалы XV Междунар. науч.-практ. конф., 12-13 мая 2009 г. – Челябинск: Издво ЧГПУ; ИИУМЦ «Образование», 2009. – С. 258 – 261.

9. Андрющенко В.А. Активизация мыслительной деятельности учащихся посредством экологизации курса физики с использованием регионального материала // Образование, наука и техника: XXI век: (сб. науч. ст.). – ХантыМансийск: ЮГУ, 2005. – Вып. 3. – С. 76 – 77.

10. Андрющенко В.А. Формирование исследовательских навыков в процессе познавательной деятельности учащихся при решении задач с экологическим аспектом // Образование, наука, и техника: ХХI век: (сб. науч. стат.). – Ханты-Мансийск: ЮГУ, 2006. – Вып. 4. – С. 28 – 30.

11. Андрющенко В.А. Результаты реализации программы элективного курса «Физические основы экологии» // Образование, наука и техника: ХХI век:

(сб. науч. ст.). – Ханты-Мансийск: ЮГУ, 2007. – Вып 5. – С. 107 – 112.

12. Андрющенко В.А. Развитие интереса к научному познанию посредством экологического образования и воспитания учащихся старших классов на материале курса физики //Педагогическое мастерство: сборник материалов лучших учителей образовательных учреждений – победителей конкурсного отбора в рамках приоритетного нац. проекта «Образование» в Ханты-Манс. авт.

округе-Югре. – Ханты-Мансийск: Полиграфист, 2007. – Вып. 1. – С. 43 – 59.

13. Андрющенко В.А. Экскурсия как форма развития интереса к научному познанию и привлечения внимания учащихся к экологическим проблемам нефтедобывающего комплекса //Образование, наука, и техника: ХХI век: (сб.

науч. ст.). – Ханты-Мансийск: ЮГУ, 2008. – Вып. 6. – С. 58 – 60.

14. Андрющенко В.А., Яворук О.А. Содержание и методика проведения лабораторных работ по физике с экологическим содержанием // Актуальные проблемы развития среднего и высшего образования: межвуз. сб. науч. тр. – Челябинск, 2009. – С. 102 – 105. (Авторских 70%.) 15. Андрющенко В.А. Основы молекулярно-кинетической теории и термодинамики. Термодинамические законы физических систем и открытых экосистем: практикум по экологизированному курсу физики с региональным компонентом. – Челябинск: РЕКПОЛ, 2006. – 29 с.

16. Андрющенко В.А. Физические основы экологии: программа элективного курса для учащихся 11 классов. – Челябинск: РЕКПОЛ, 2007. – 21 с.

17. Андрющенко В.А. Основы электродинамики. Оптика. Атомная физика: практикум по экологизированному курсу физики с региональным компонентом. – Челябинск: РЕКПОЛ, 2008. – 23 с.

18. Андрющенко В.А. Рабочая учебная программа по предмету «Физика»

с экологическим содержанием (10 класс). – Челябинск: РЕКПОЛ, 2008. – 24 с.

19. Андрющенко В.А. Рабочая учебная программа по предмету «Физика»

с экологическим содержанием (11 класс). – Челябинск: РЕКПОЛ, 2008. – 23 с.

20. Андрющенко В.А. Методика проведения научно-практической конференции с эколого-биологическим содержанием «школа, город, регион – территория исследовательских проектов». – Челябинск: РЕКПОЛ, 2008. – 44 с.

21. Андрющенко В.А. Использование материала экологического содержания на занятиях по физике при формировании исследовательских умений. – Челябинск: РЕКПОЛ, 2008. – 36 с.