ZAA1WKftoT

ГЛАВА 3. ИЗМЕНЕНИЯ ШКОЛЬНОГО ПРОЦЕССА ОБУЧЕНИЯ ФИЗИКЕ В УСЛОВИЯХ ОБНОВЛЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ

Вглаве представлено решение следующих исследовательских задач: определение направлений изменения процесса обучения физике в информационном обществе; определение изменений компонентного состава и характера связей компонентов содержания физического образования, влияющих на качество знаний учащихся; разработка структурной модели изменения содержания физического образования в условиях обновления общего образования.

3.1.МОДЕЛЬ СИСТЕМНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ФИЗИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ВУСЛОВИЯХ ОБНОВЛЕНИЯ ОБЩЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

Жизнь никогда не укладывается в схемы, но без схем невозможно ориентироваться в жизни.

И. Шевелев

В педагогической науке в последние годы широко используется метод моделирования, который позволяет глубже проникнуть в сущность объекта исследования. В основе моделирования лежит определенное соответствие между исследуемым объектом и его моделью. В общем виде модель определяют как систему элементов, воспроизводящую определенные стороны, связи, функции предмета исследования. Модели образовательного процесса выражают сущностные особенности основных типов педагогического взаимодействия между учителем и учеником в ходе достижения целей образования [120].

Для определения направлений модернизации процесса обучения физике проанализируем две модели образования. Предреформенная модель школьного физического образования (рис. 3.1) показывает связь основных элементов образовательного процесса: социального заказа общества; Министерства образования, определяющего парадигму образования; программ по физике; деятельности учителя и учащихся по изучению и реализации программ, а также результатов их деятельности. Структура данной модели отражает внутренние, существенные отношения между ее элементами:

1.Министерство образования разрабатывает программу, а учитель осуществляет переход от поставленной цели к реальному результату. Требования к образованию сводятся к передаче учащимся знаний и навыков по учебному предмету.

70

Системные изменения означают, что независимо от точки начала поисков каждой конкретной школой, она должна пройти весь путь изменений всех компонентов процесса обучения и их взаимосвязей [3]. В этом случае может быть достигнуто новое качество физического образования, которое заключается в расширении круга общих учебных умений, навыков и способов деятельности учащихся. Построение концептуальной модели изменений современного процесса обучения предполагает, с одной стороны, учет факторов, оказывающих существенное влияние на элементы процесса обучения. С другой стороны, необходимо установить, какие именно элементы процесса обучения подлежат изменению. В третьей главе нами рассмотрены основные факторы, влияющие на процесс обучения физике. Анализ противоречий в системе физического образования позволил определить направления, подлежащие модернизации.

В рамках системного подхода рассмотрены три основных направления, модернизация которых в области методики обучения физике приведет к получению нового научного знания:

•в области изменения содержания образования;

•в области применения активных технологий обучения, ориентирующих учителя на такую организацию учебного процесса, в котором ведущая роль отводится самостоятельной познавательной деятельности учащихся;

•в области применения современных компьютерных технологий обучения.

Как было отмечено в первой главе, методология данного исследова-

ния представляет собой методологию проектирования изменений процесса обучения физике, отвечающего требованиям информационного общества. Обозначим основные идеи проектирования по этим направлениям в рамках современной парадигмы образования.

Во-первых, рассмотрение изменений содержания физического образования, через решение практико-ориентированных задач, показывающих значимость физических знаний, развивающих умение учащихся самостоятельно и мотивированно организовывать свою познавательную деятельность от постановки цели до получения и оценки результата. Во-вторых, изменение технологий обучения, ориентированных на самостоятельное выполнение различных творческих работ, участие в проектной деятельности. В-третьих, ориентация процесса обучения на развитие информационной компетенции школьников.

Разработанная модель системных изменений обучения физике в условиях обновления общего образования представлена в виде дидактического кольца (рис. 3.3), в котором показана связь компонентов трех систем: изменения содержания, целей и технологий обучения в развивающемся информационном обществе.

Структура дидактического кольца полностью отвечает логике системных изменений, которые представлены в изменении содержания, технологий

73

и целей обучения физике. Принцип построения согласуется с информацион- но-деятельностным подходом: развитие ученика происходит через осознанное усвоение базовых знаний на основе собственной деятельности по решению практико-ориентированных задач, а применение знаний – в разнообразной деятельности с использованием информационных технологий. Все компоненты дидактического кольца предусматривают деятельность учителя по организации деятельности ученика.

Данная модель позволяет понять конкретное место, роль и значение компонентов учебного процесса по физике в целом, их взаимодействие, осознать внутренний механизм его функционирования, путь взаимодействия с внешней средой.

Рис. 3.3 Рассмотрим возможность модернизации обозначенных направлений

74

3.2. ИЗМЕНЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ПРОЦЕССА ОБУЧЕНИЯ ФИЗИКЕ ЧЕРЕЗ РЕШЕНИЕ ПРАКТИКО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ ЗАДАЧ

Знать физику – это значит уметь решать задачи.

Э. Ферми

Для развития информационного общества требуется постоянное совершенствование системы образования. В нашем исследовании «изменение» понимается как перемена, направленная на совершенствование содержания физического образования, которое осуществляется творчески работающим учителем на основе научно-методического сопровождения.

Главным ориентиром в работе учителя служит государственный стандарт общего образования (ГОС). Этот документ определяет тот минимум знаний и умений, которыми должен обладать каждый выпускник основной и средней (полной) школы независимо от того, в каком общеобразовательном учебном заведении он учится и где именно (на какой территории России) [251]. В данном исследовании не ставилась задача изменения содержания ГОСа, в длительной разработке которого приняли участие специалисты МО и РАО, эксперты Академии наук и вузов страны, методисты и учителя. Кроме того, мы исходили из того, что в условиях информационного общества ценность содержания образования для школьников невозможно существенно повысить за счет включения новой дополнительной информации в учебные программы и учебники или за счет замены одних сведений другими.

Содержание физического образования конкретизируется в учебном материале, который должен отвечать следующим требованиям:

•представлять собой систему физических знаний, обеспечивающих развитие ученика на основе формирования у него фундаментальных научных понятий и усвоение основных физических законов и теорий;

•быть современным и одновременно доступным [237];

•вооружать школьника научным методом познания, без которого он не может стать творческой личностью.

Структурной единицей учебного материала является учебная задача, построение системы таких задач должно стать стержнем работы по структурированию учебного материала [243].

Ученые-педагоги отмечают, что в современной практике обучения физике существуют две основные проблемы. Первая – это оторванность знаний, которые получают школьники, от практической жизни. (В одной

из школ учащимся десятого класса был задан вопрос: Почему электрическая лампа светится? Никто из учащихся не дал обстоятельного ответа.) И вторая – через содержание физического образования учащиеся не в дос-

75

таточной мере обучаются методам научного познания. Проведенное исследование позволяет выявить некоторые способы решения этих проблем.

Как отмечалось ранее, результаты международного исследования успешности обучения школьников по естествознанию показали, что нашими учащимися недостаточно усвоены вопросы, имеющие широкое практическое применение. Они теряются, когда им задают вопрос не в той форме, которую они привыкли видеть в учебниках или дают задание, которое требует сделать анализ или интерпретацию данных, сформулировать вывод или назвать последствия тех или иных действий; затрудняются в использовании научных понятий и терминов для объяснения окружающих явлений. При проверке понимания смысла физических величин российские школьники явно уступают ученикам многих других стран. Таким образом, собственный опыт, проведенное педагогическое исследование, международный сравнительный анализ обучения учащихся естественным наукам подтверждают необходимость внесения обновлений в содержании физиче-

ского образования.

Изменение содержания физического образования в нашем исследовании заключалось в том, что оно проектировалось в логике задачного

подхода, сочетающего фундаментальность курса физики с его практикоориентированной направленностью.

Определим компонентный состав и характер связей компонентов содержания физического образования через анализ времени, которое выделяется при обучении физике на решение задач. Содержание физического образования включает изучение материала на теоретическом и практическом уровне. Исследование показало, что наука не делает предпочтения ни одному из них, считая их одинаково значимыми [279], поэтому можно заключить, что на каждый уровень должно быть отведено по 50% учебного времени. Практическая часть объединяет экспериментально-исследова- тельскую составляющую и практикум по решению задач. Эксперимен-

тальная часть, включающая лабораторные и практические работы, составляет от 7,8% до 13,2% от общего времени, выделяемого стандартом на

изучение физики в зависимости от класса [279]. С учетом включения в процесс обучения компьютерного эксперимента на эмпирическую часть содержания должно быть выделено до 18%. Получаем, что на решение задач остается 32%. Если 1/3 часть задач составят тренировочные задачи, то на нетрадиционные творческие задачи останется достаточное количество учебного времени – 21%. Такова, на наш взгляд, модель структуры содержания физического образования при равнозначности теории и практики.

Однако федеральный компонент образовательного стандарта по физике отводит на теоретическую часть более 84% учебного времени. Если в выше изложенную модель содержания физического образования внести коррективы стандарта, то на решение задач времени вообще не остается. С учетом того, что мы не можем повлиять на изменение образова-

76

тельного стандарта, реальная модель содержание физического образования

должна быть следующей: лабораторно-экспериментальная часть не менее 18% и теоретическая – 82%, но она должна включать в себя практикум по

решению задач. Ориентация на такую модель связана с совершенствованием содержания учебного материала, ориентированного на подготовку учащегося к успешной социальной адаптации в современном обществе, где требуются не только глубокие научные знания, но и умения творчески применять их на практике, в повседневной жизни.

1. Изменение содержания физического образования через включение в него практико-ориентированных задач.

По мнению многих исследователей, ценность содержания школьного физического образования для учащихся можно повысить, если его результаты будут обеспечивать возможность решения значимых для них проблем (Г.А. Бордовский, С.В. Бубликов, Э.В. Бурсиан, А.С. Кондратьев, В.В. Лаптев, В.Г. Разумовский, Н.С. Пурышева и др.). Эту идею высказал С.Л. Рубинштейн, психологически обосновав необходимость включения человека в процесс решения задач. «Главное, – считал он, – связать человека с жизнью так, чтобы со всех сторон перед ним вставали задачи, для него значимые, для него притягательные, которые он считает своими, в решение которых он включается» [223]. Подобное утверждает Дж. Уокер: «Физика не ограничивается стенами лаборатории. В мире, в котором мы живем, повсюду существуют физические задачи, решая которые человек познает окружающую действительность» [248]. Р.Фейнман придавал большое значение решению практико-направленных задач: «Цель обучения – не в том, чтобы узнать некий набор фактов и положений, а в том, чтобы выработать самостоятельный подход к любой физической проблеме, научиться понимать, думать и размышлять» [253].

Анкетирование школьников старшей школы показало, что 72% учащихся решают задачи методом проб и ошибок, стремясь найти подходящую формулу, ведущую к ответу. Поэтому объектом исследования нами выбраны творческие практико-ориентированные задачи, решая которые учащиеся учатся анализировать физические процессы, осознавать ценность и необходимость физических знаний, что стимулирует их познавательный

интерес.

В широком смысле задачей считают проблему и определяют ее как некую систему, связанную с другой системой – человеком. Из большой совокупности задач выделяют учебные задачи. Понятие «учебная задача» является более узким, чем «физическая задача». П.Л. Капица отмечал, что «перед тем как решить крупную проблему, ученым надо решать ее в малых формах». Под учебной задачей понимают ситуацию, позволяющую ученику непосредственно овладеть некоторым процессом, способом, принципом или механизмом выполнения каких-либо действий. Ее характерная осо-

77

бенность – новизна для учащегося [133].

Физической задачей в учебной практике обычно называют проблему, которая решается с помощью логических умозаключений, математических

действий и эксперимента на основе законов и методов физики [237].

В общем виде задача состоит из информационного блока и серии вопросов к нему. Информационный блок может быть представлен в виде текста или условных обозначений, таблицы, диаграммы, графика, рисунка, схемы, звуковой (видео-) информации и их сочетания. Вопросы направлены на выявление и оценку конкретных знаний, умений и навыков (в т.ч. умения соотносить рассматриваемую ситуацию с собственным жизненным опытом) и на отношение субъекта к самой задаче и способу ее решения.

Включение практико-ориентированных задач в теоретическую часть содержания физического образования направлено, в первую очередь, на получение учащимися знаний в результате анализа проблем, заявленных

вусловии задачи; во-вторых – на понимание ценности физических знаний. Приобретение знаний в процессе учения должно превращаться в средство,

вспособ разрешения задач, которые преобразуют для учащегося известные ему знания, оттачивают некоторые их грани, раскрывают новые их сторо-

ны, углубляют содержание физических теорий, моделей, законов и понятий. Таким образом, задачу можно рассматривать как некую реконструкцию учебного материала, которая, в связи с разнообразием самих за-

дач, усиливает процесс овладения теоретическим материалом и его осмыслением.

В связи с этим в системе обучения физике нами предлагается такое использование физических задач, которое позволяет овладевать знаниями и способами их получения, т.е. формировать исследовательский стиль умственной деятельности, метод подхода к изучаемым явлениям.

Некоторые психологи (А.Н. Леонтьев, Е.М. Машбиц) считают, то, что в школьной практике принято считать задачами, следует считать задачными ситуациями. Для того чтобы задачная ситуация стала задачей, она должна отразиться в сознании решающего и быть принята как сигнал к действию [133]. Принятие учеником задачи предполагает создание целого ряда дидактических условий: связь задачи с жизненным опытом учащихся, показ недостаточности этого опыта для объяснения явлений, представленных в задаче, включение задачи в более широкий жизненный контекст, такие формы предъявления задачи, которые вызывают положительную эмоциональную реакцию ученика.

Для создания таких условий, в наилучшей степени, подходят нетрадиционные задачи: практико-ориентированные или ситуационные, проблемные и, условно называемые, – творческие. Дадим краткую характери-

стику нетрадиционных задач.

Практико-ориентированная или ситуационная задача. Под такими задачами мы понимаем два типа задач. К первому типу, относим зада-

78

чи, которые описывают какую-либо практическую ситуацию, разрешить

которую можно на основе законов физики. Примером может служить такая задача: Вам хотелось бы иметь розетку в ванной комнате. Но строи-

тельными нормами и правилами (СНиП) в ванной комнате не предусмотрено установка электрических розеток. Обоснуйте почему. Как можно разрешить эту проблему? (Другие примеры см. в приложении 2).

Второй тип составляют задачи, которые нацеливают ученика на практические действия, вызывающие появление познавательной потребно-

сти в новых знаниях и способах, без которых задание не может быть выполнено. Например: Пружинные весы, к которым подвесили груз, зашкалили. Как можно взвесить этот груз с помощью двух таких весов? Или,

Как нужно потянуть за конец нитки, намотанной на катушку, чтобы катушка: удалялась от вас; приближалась к вам? Как набрать воду в бутылку из мелкого ручья, если у вас есть гибкая трубка?

Проблемная задача – такая задача, решение которой иллюстрирует сближение различных точек зрения для получения окончательного ответа в виде нового знания, которое подлежит изучению [154]. Учитель, конструируя проблемную задачу и предъявляя ее учащимся, способен управлять

их учебной деятельностью. Например, учитель спрашивает: Как с помощью плоского зеркала получить действительное изображение? Учащиеся

знают, что изображение в плоском зеркале всегда мнимое, возникает противоречие, начинается поиск решения.

Важно, что при решении проблемной задачи знания выступают в двоякой функции – как средство и как результат решения. Как средство выступают ранее усвоенные знания, результатом оказываются новоприобретенные знания и способы деятельности. И знания – средство, и знания – следствие решения приобретают специфические качества: они становятся гибкими и оперативными, могут выступать как инструмент самостоятельного познания

[154].

Творческая задача – это задача, алгоритм решения которой учащемуся неизвестен. Каждая такая задача базируется на какой-либо реально существующей проблеме в физике, но адаптирована так, что становится по силам школьнику. По условию такой задачи не понятно, какие знания понадобятся для ее решения, поэтому деятельность учащихся направлена на выявление и подбор необходимых сведений. Основным признаком творческого процесса при решении задачи служит отказ от традиционного подхода к анализу ее данных. Решить задачу творчески – это значит сделать для себя научное открытие. Французский психолог Т. Рибо отмечал: «Всякий нормальный человек занимается творчеством в большей или меньшей степени. По своему невежеству он может изобрести то, что уже изобретали тысячу раз. Если для других это не будет созданием чего-то нового, то для самого изобретателя оно является таковым» [217]. Таким образом, с точки зрения психологии именно субъективная новизна важна для процесса науч-

79