На правах рукописи
КУДИНОВ Владимир Валерьевич
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
КАК СРЕДСТВО РЕАЛИЗАЦИИ
ЭМПИРИЧЕСКОГО ПОЗНАНИЯ
ПРИ ОБУЧЕНИИ ФИЗИКЕ В 5-6 КЛАССАХ
13.00.02 – теория и методика обучения и воспитания
(физика, уровень общего образования)
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук
Челябинск – 2011
Работа выполнена на кафедре теории и методики обучения физике ФГБОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет»
Научный руководитель: доктор педагогических наук, профессор Даммер Манана Дмитриевна
Официальные оппоненты: доктор педагогических наук, профессор Бубликов Сергей Викторович кандидат педагогических наук, доцент Искандеров Наиль Файзрахманович ФГБОУ ВПО «Глазовский государственный
Ведущая организация:
педагогический институт имени В.Г. Короленко»
Защита состоится «19» октября 2011 г. в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д 212.295.02 при ФГБОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет» по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 69, ауд. 439.
С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки ФГБОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет».
Автореферат разослан «16» сентября 2011 г.
Ученый секретарь диссертационного совета доктор педагогических наук, профессор В.С. Елагина
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследования. На современном этапе деятельности общеобразовательных учреждений очевидна актуальность проблемы повышения качества образования, развития личности учащихся и формирования их активной жизненной позиции. На это указывают основные документы, регламентирующие деятельность системы образования (Национальная доктрина образования в РФ, Концепция долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации, Национальная образовательная инициатива «Наша новая школа» и др.).
Перед школой стоит задача по усилению работы, направленной на получение школьниками новой информации, ее обработку и применение в практической деятельности и в жизни, формирование у них универсальных учебных действий. Это нашло отражение в требованиях к результатам обучения физике в Федеральном государственном образовательном стандарте основного общего образования, утвержденном приказом МОиН РФ 17 декабря 2010 г. № 1897.
В действующем образовательном стандарте основного общего образования большое внимание уделяется экспериментальной подготовке учащихся, формированию у них умений описывать и объяснять физические явления; использовать физические приборы и измерительные инструменты для экспериментального определения физических величин; представлять результаты измерений с помощью таблиц, графиков и выявлять на этой основе эмпирические зависимости и т. д.
Действующий образовательный стандарт основного общего образования предъявляет следующие требования к уровню подготовки выпускников основной школы по физике: уметь описывать и объяснять физические явления; использовать физические приборы и измерительные инструменты для экспериментального определения физических величин; представлять результаты измерений с помощью таблиц, графиков и выявлять на этой основе эмпирические зависимости и т. д.
Таким образом, в современных требованиях к качеству физического образования экспериментальной подготовке учащихся уделяется большое внимание. Особую роль играет эксперимент в условиях раннего (опережающего) обучения физике.
Действительно, за период обучения в средней школе учащиеся выполняют большое число различных опытов. Однако, как показывает практика, обобщенных умений самостоятельно проводить физический эксперимент они в достаточной мере не приобретают. Одной из причин низкого уровня сформированности экспериментальных умений у школьников является репродуктивный характер их деятельности в процессе выполнения учебного эксперимента, заключающейся в измерениях и вычислениях по готовым описаниям и формулам.
На наш взгляд, воспитанию стремления к активному познанию мира, умения собственными силами добывать знания, а также получению учениками прочных осмысленных знаний, формированию у них умения пользоваться этими знаниями на практике и в жизни помогает систематическое выполнение экспериментальных заданий и решение экспериментальных задач.
В исследованиях последних двух десятилетий большое внимание уделяется формированию вышеперечисленных качеств школьника с помощью экспериментальных задач по физике (И.С. Башкатова, А.Е. Бойкова, А.А. Давиден, Н.Ф. Искандеров и др.); методике решения экспериментальных задач (С.В. Бубликов, Г.А. Бутырский, С.Е. Каменецкий, Ю.А. Сауров, А.В. Усова, И.А. Шунин и др.).
Среди диссертационных исследований, изучающих характер и сущность учебных заданий, можно отметить работы Б.Х. Пикалова, который рассматривает их как средство формирования творческой активности; М.А. Федоровой, раскрывающей учебное задание как средство формирования самостоятельной деятельности школьников.
В приведенных научных исследованиях не отражены возможности использования экспериментальных заданий на ранней ступени обучения, которая имеет свою специфику, связанную с возрастными особенностями учащихся, их психическим и физическим развитием, уровнем их подготовки и рядом других факторов. А целесообразность раннего обучения физике (5-6 класс), его высокий развивающий потенциал доказаны давно (А.Е. Гуревич, М.Д. Даммер, Ю.И. Дик, Д.А. Исаев, Г.Г. Никифоров, Г.Н. Степанова, В.Ф. Шилов и др.).
Процесс обучения физике в 5-6 классах (пропедевтический курс физики) во многом основывается на бытовом опыте учащихся, который складывается из имеющихся у них представлений о явлениях и процессах, наблюдаемых дома, в природе и технике. Учитывая возрастные особенности учащихся, невозможно организовать изучение материала по физике на теоретическом уровне познания, поэтому мы считаем целесообразным реализовать процесс обучения физике на уровне эмпирического познания.
Выполнение экспериментальных заданий играет важную роль в формировании у учащихся физических понятий, особенно при обучении на уровне эмпирического познания. Формирование понятий – процесс сложный, состоящий из различных этапов. Но зачастую исследователи мало внимания уделяют подготовительному этапу освоения содержания понятий. Кроме того, пока недостаточно раскрытой остается роль эксперимента на данном этапе.
Усиление экспериментальной подготовки учащихся в условиях раннего обучения физике предъявляет особые требования к учителю. В современных условиях развития школы учитель перестает быть только источником информации, он должен стать организатором совместной творческой деятельности, направленной на познание окружающей действительности, в которой главным действующим лицом становится ученик.
Опрос учителей физики, химии и биологии, использующих эксперимент в процессе обучения, показал, что 77,3 % из них предлагают учащимся при изучении материала самостоятельно выполнить экспериментальные задачи или задания с периодичностью один раз в четверть, предпочитая при этом использование демонстрационного эксперимента. Основная причина этого, как отмечают педагоги, отсутствие необходимого оборудования и методики использования экспериментальных заданий при организации обучения физике в основной школе.
Таким образом, сказанное выше позволяет выделить следующие противоречия между:
– требованиями Образовательного стандарта основного общего образования по физике к уровню подготовки выпускников основной школы и реальным уровнем их подготовки, отражаемым в результатах государственной итоговой аттестации по физике, что обусловлено малой эффективностью экспериментальной подготовки учащихся на различных этапах обучения физике, в том числе и пропедевтическом;
– современным состоянием теории и методики обучения физике, где достаточно глубоко освещены вопросы, касающиеся школьного физического эксперимента, формирования у учащихся экспериментальных умений и умений решать различного вида экспериментальные задачи в курсе физики основной школы и недостаточной реализацией существующих положений в методике раннего обучения физике, недостаточным содержательно-методическим обеспечением процесса обучения учащихся выполнению экспериментальных заданий в пропедевтическом курсе физики;
– значимостью процесса формирования понятий на пропедевтическом этапе обучения физике, когда у учащихся только начинается становление понятийного мышления, значимостью эксперимента в организации познавательной деятельности учащихся, в формировании физических понятий на основе самостоятельно полученных эмпирических знаний и недостаточной разработанностью методических основ применения экспериментальных заданий на различных этапах формирования понятий, в особенности на подготовительном;
– потребностью учителей образовательных учреждений в реализации процесса обучения физике учащихся 5-6 классов с использованием экспериментальных заданий и недостаточной разработанностью дидактических материалов по использованию экспериментальных заданий в процессе обучения физике учащихся 5-6 классов с целью организации их познавательной деятельности.
Обозначенные противоречия свидетельствуют об актуальности исследования и позволяют сформулировать ее проблему: каким образом должен осуществляться процесс обучения физике учащихся 5-6 классов на уровне эмпирического познания, основанный на систематическом выполнении экспериментальных заданий?
Исходя из сформулированной проблемы, была определена тема исследования: «Экспериментальные задания как средство реализации эмпирического познания при обучении физике в 5-6 классах».
Цель исследования заключается в теоретическом обосновании и разработке методики организации процесса обучения физике, основанного на использовании экспериментальных заданий как средства реализации эмпирического познания учащихся 5-6 классов.
Объект исследования – процесс обучения физике учащихся 5-6 классов.
Предмет исследования – процесс обучения физике учащихся 5-6 классов, основанный на систематическом выполнении экспериментальных заданий.
В основу нашего исследования была положена следующая гипотеза: методика организации процесса обучения физике учащихся 5-6 классов, основанного на использовании экспериментальных заданий, будет способствовать реализации эмпирического познаний и успешному формированию физических понятий и экспериментальных умений, если:
1) на основе системного, деятельностного и личностно развивающего подходов разработать структурно-функциональную модель данного процесса, реализующую идеи опережающего изучения признаков физических понятий и организации процесса обучения на уровне эмпирического познания;
2) выявить и экспериментально проверить педагогические условия успешного функционирования модели:
– организацию домашней экспериментальной работы учащихся;
– наличие рабочей тетради для организации домашней экспериментальной работы учащихся;
– оказание методической поддержки учителю в вопросах использования экспериментальных заданий в пропедевтическом курсе физики.
В соответствии с целью и гипотезой, были определены следующие задачи:
1. Проанализировать состояние проблемы преподавания пропедевтического курса физики в научной литературе, выявить наиболее продуктивные теоретико-методологические подходы к решению исследуемой проблемы и рассмотреть психолого-педагогические основы формирования эмпирических знаний у учащихся младшего подросткового возраста, выявить их закономерности.
2. Разработать структурно-функциональную модель процесса обучения физике учащихся 5-6 классов, основанного на выполнении экспериментальных заданий, с целью организации эмпирического познания и выявить комплекс педагогических условий ее эффективного функционирования.
3. На основе структурно-функциональной модели разработать методику организации процесса обучения физике, основанного на использовании экспериментальных заданий как средства реализации эмпирического познания учащихся 5-6 классов.
4. Провести педагогический эксперимент и проверить эффективность:
а) методики обучения физике, основанной на использовании экспериментальных заданий как средства реализации эмпирического познания учащихся 5-6 классов, которая выражена во влиянии на качество формирования физических понятий и экспериментальных умений; б) комплекса педагогических условий реализации модели процесса обучения физике учащихся 5-6 классов, основанного на выполнении экспериментальных заданий.
Теоретико-методологической основой исследования послужили:
на философском уровне – диалектика процесса познания (принципы восхождения от абстрактного к конкретному, единства логического и исторического, объективности и всесторонности рассмотрения, единства анализа и синтеза, рассмотрения объекта в его развитии, единства формы и содержания, противоречивости изучаемого объекта, его количественной и качественной определенности, взаимосвязи количественных и качественных изменений) (И.Д. Андреев, Г. Гегель, Г.Г. Гранатов, В.В. Ильин, П.В. Копнин, И.В. Кузнецов, Ю.В. Ходаков, В.А. Штоф и др.);
на общенаучном уровне – теория систем и системный подход (Л. фон Берталанфи, И.В. Блауберг, В.Н. Садовский, Э.Г. Юдин и др.), теория деятельности и деятельностный подход (Л.С. Выготский, П.Я. Гальперин, А.Н. Леонтьев, А.В. Петровский, С.Л. Рубинштейн, Н.Ф. Талызина, Г.П. Щедровицкий и др.);
теория развивающего обучения (Д.Н. Богоявленский, Л.С. Выготский, Л.В. Занков, Е.Н. Кабанова-Меллер, З.И. Калмыкова, И.Я. Лернер, Л.М. Фридман); теория формирования научных понятий и обобщенных умений (П.Я. Гальперин, В.Г. Разумовский, Н.Ф. Талызина, А.В. Усова и др.);
на частно-научном уровне – теория и методика педагогических исследований (Ю.К. Бабанский, Дж. Глас, В.И. Загвязинский, Д.Ф. Ильясов, В.В. Краевский, Дж. Стэнли, А.В. Усова, Е.В. Яковлев и др.).
Для решения поставленных в данной работе задач использовались следующие методы исследования:
теоретические – анализ нормативных документов в сфере образования, теоретико-методологический анализ для формулировки исходных положений исследования, понятийно-терминологический анализ для описания понятийного поля проблемы, системный анализ для целостного рассмотрения проблемы, моделирование для построения модели процесса обучения физике в 5- классах, основанного на выполнении экспериментальных заданий, классификации для систематизации экспериментальных заданий.
эмпирические – наблюдение, исследование и обобщение эффективного опыта и массовой школьной практики, анкетирование учащихся, их родителей и учителей, беседа, контрольные срезы знаний учащихся, методы поэлементного и пооперационного анализа;
математические – количественные методики экспериментального исследования, статистические методы обработки данных и проверки выдвигаемой гипотезы.
Выбранная методологическая основа и поставленные задачи определили ход теоретико-экспериментального исследования, которое проводилось в несколько этапов (2007 – 2010 гг.).
В исследовании на различных этапах приняли участие 397 учеников, учителей, 45 родителей учащихся.
На первом этапе, ориентировочно-ознакомительном, (2007 – 2008 гг.) был проведен анализ состояния проблемы в теории и практике обучения физике. Выполнен констатирующий эксперимент, который позволил определить факторы, препятствующие успешной реализации процесса обучения физике учащихся с использованием экспериментальных заданий, сформулировать цель, задачи и рабочую гипотезу исследования.
На втором этапе, экспериментально-аналитическом, (2008 – 2009 гг.) осуществлялась разработка и внедрение структурно-функциональной модели процесса обучения учащихся 5-6 классов, основанного на выполнении экспериментальных заданий. Организован и проведен обучающий эксперимент, в результате которого было определено место экспериментальных заданий в пропедевтическом курсе физики.
Разработана методика использования экспериментальных заданий (опережающих, сопутствующих, завершающих) в пропедевтическом курсе физики для формирования понятий и экспериментальных умений у учащихся.
На третьем этапе, контрольно-обобщающем, (2009 – 2010 гг.) был проведен контрольный эксперимент, уточнены основные теоретические позиции и описан ход теоретико-экспериментального исследования.
Проведена обработка материала, его обобщение и систематизация, уточнены полученные выводы, осуществлено внедрение результатов в практику работы образовательного учреждения. Подготовлены учебно-методическое пособие «Экспериментальные задачи и задания в пропедевтическом курсе физики»
и рабочая тетрадь «Дневник наблюдений и экспериментов по физике в 5- классах».
Оформлен окончательный вариант диссертационного исследования.
Экспериментальная база исследования. Педагогический эксперимент проводился с 2007 по 2010 гг. с учащимися 5-6 классов общеобразовательных учреждений Челябинской области (МОУ СОШ № 21, МОУ СОШ № 46, МОУ СОШ № 67, МОУ СОШ № 91, МОУ Тахталымская СОШ, МОУ лицей № г. Миасса), а также с учителями предметов естественнонаучного цикла в ходе прохождения ими курсов повышения квалификации в ГОУ ДПО «Челябинский институт переподготовки и повышения квалификации работников образования».
Основные положения исследования и его результаты обсуждались на научно-практических конференциях международного («Научное пространство Европы» (София, 2008, 2009), «Ключевые аспекты научной деятельности» (Перемышль, 2009), «Современные возможности науки» (Прага, 2011), «Личность и общество: проблемы взаимодействия» (Челябинск, 2008, 2009)); всероссийского («Модернизация системы профессионального образования на основе регулируемого эволюционирования» (Москва–Челябинск, 2007–2010), «Интеграция методической (научно-методической) работы и системы повышения квалификации кадров» (Москва–Челябинск, 2008–2011), «Специфика педагогического образования в регионах России» (Тюмень – Санкт-Петербург, 2009)); регионального («Тенденции дополнительного профессионального образования в контексте современной образовательной политики» (Челябинск, 2009)) и областного уровней («Современные тенденции в преподавании предметов естественноматематического и технологического циклов» (Челябинск, 2009)), а также на научно-методологическом семинаре «Развитие методологических знаний у обучаемых» (Новый Уренгой, 2009).
Научная новизна исследования состоит в том, что:
1. Обоснована целесообразность и возможность построения процесса обучения физике учащихся 5-6 классов на основе выполнения экспериментальных заданий, отражающих логику учебного эмпирического познания, а также этапы формирования физических понятий и экспериментальных умений учащихся.
2. Разработана структурно-функциональная модель процесса обучения физике учащихся 5-6 классов, основанного на выполнении экспериментальных заданий, состоящая из совокупности взаимосвязанных блоков: мотивационноцелевого, содержательного, технологического, критериально-оценочного. В модели реализуются идеи организации процесса обучения учащихся физике в 5-6 классах на уровне эмпирического познания и опережающего изучения признаков физических понятий. Модель основывается на положениях системного, деятельностного и личностно развивающего подходов, а также на принципах научности, развивающего обучения, наглядности, направленности на личность, активности и самостоятельности, связи теории с практикой.
3. Выявлен и экспериментально проверен комплекс педагогических условий эффективной реализации структурно-функциональной модели, включающий:
– организацию домашней экспериментальной работы учащихся;
– наличие рабочей тетради для организации домашней экспериментальной работы учащихся;
– оказание методической поддержки учителю в вопросах использования экспериментальных заданий в пропедевтическом курсе физики.
4. Разработана методика организации процесса обучения физике учащихся 5-6 классов, основанного на использовании экспериментальных заданий. В методике реализуются идеи опережающего изучения признаков физических понятий средствами экспериментальных заданий и организации процесса обучения физике на уровне эмпирического познания.
5. Обоснована развивающая функция заданий на образно-чувственное («глазомерное») определение значений физических величин в младшем подростковом возрасте и разработана методика их выполнения, основанная на формировании представлений об «эталонных» значениях измеряемых величин.
Теоретическая значимость исследования выражается в том, что его результаты способствуют дальнейшему развитию теории и методики обучения физике, а именно методики организации процесса обучения физике учащихся 5-6 классов, основанного на использовании экспериментальных заданий как средства реализации эмпирического познания:
1. Проведено сравнение и разграничение понятий «экспериментальное задание» и «экспериментальная задача» по физике.
«