Методическая система предпрофильной подготовки в основной школе по физике (на примере раздела электричество)
На правах рукописи
Ключникова Наталья Вячеславовна
Методическая система предпрофильной подготовки в основной школе по физике
(на примере раздела «Электричество»)
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата педагогических наук
13.00.02 – теория и методика обучения и воспитания
(физика)
Москва – 2010
Работа выполнена на кафедре методики преподавания физики
ГОУ ВПО «Московский государственный областной университет»
| Научный руководитель: | доктор педагогических наук, профессор Синявина Анна Афанасьевна ГОУ ВПО «МГОУ» |
| Официальные оппоненты: | доктор физико-математических наук, профессор Чаругин Виктор Максимович ГОУ ВПО «МПГУ» кандидат педагогических наук, доцент Купавцев Анатолий Владимирович ГОУ ВПО «МГТУ им. М.Э. Баумана» |
| Ведущая организация: | ГОУ ВПО «Томский государственный педагогический университет» |
Защита состоится «9» марта 2010 г. в «_____» часов на заседании диссертационного совета Д 212.155.09 по защите докторских диссертаций по специальностям: 13.00.02 — теория и методика обучения и воспитания (физика), 13.00.08 – теория и методика профессионального образования в Московском государственном областном университете по адресу: 105005, г. Москва, ул. Радио, 10 А.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного областного университета.
Электронная версия автореферата размещена на официальном сайте www.mgou.ru.
Автореферат разослан «____» января 2010 года.
Ученый секретарь
диссертационного совета
кандидат педагогических наук,
доцент Кордышева С.А.
Общая характеристика работы
Актуальность темы исследования. Развитие и модернизация образования по физике, характерные для общеобразовательных учреждений, должны стать важнейшим фактором формирования новых жизненных установок учащихся. В сложившихся социально – экономических условиях обществу нужны образованные, предприимчивые люди, которые могут самостоятельно не только принимать решения, но и нести за них ответственность, а так же работать с большими потоками разнообразной информации.
Концепция модернизации российского образования предусматривает создание системы профильного обучения в старших классах общеобразовательной школы. Ориентация на индивидуализацию обучения учащихся средней школы является общественным запросом в рамках профильного образования. Изменение организации обучения в средней школе вызывает необходимость подготовки учащихся к профильному обучению в основной школе. Предпрофильная подготовка - процесс, направленный на достижение продуктивного и творческого уровней деятельности учащихся и способствующий самостоятельному выбору дальнейшего профиля обучения.
В исследованиях последних лет подчеркивается социальный характер и психологическая сложность путей решения проблемы предпрофильной подготовки по разным дисциплинам (Максютин А.А., Ревина И.А., Соловьева Ю.Н. и др.).
Основными направлениями предпрофильной подготовки по физике служат формирование системы понятий, законов, элементов физической картины мира; овладение способами действий, характерными для исследования явлений природы и конструирования технических объектов; развитие умений применять знания во внеурочной деятельности в виде элективных курсов, исследовательского физического практикума, проектной деятельности, участия в олимпиадах и конкурсах.
Изучение элементов физики в интегрированных курсах начальной школы исследовалась в работах Иванова С.И., Холиной С.А., в курсах естествознания и физики в 5-6 классах в работах Гуревича А.Е., Даммер М.Д., Никифорова Г.Г., Степановой Г.Н, Хрипковой А.Г. и др. В них показаны роль и значение поэтапного изучения физических явлений как одно из условий развивающего обучения и подготовки учащихся к изучению курса физики основной школы.
Работы известных психологов (Выгодский Л.С., Давыдов В.В., Пиаже Ж., Эльконин Д.Б. и др.), отражающие когнитивные теории развития личности, дают возможность научно обосновать использование системы теоретических знаний при изучении курса физики в основной школе.
В условиях модернизации образования курс физики основной школы систематизируется на основе теоретических обобщений (Гладышева Н.К., Гуторова Н.И., Нурминский И.И., Пурышева Н.С., Пинский А.А., Разумовский В.Г., Синявина А.А., Хижнякова Л.С.).
Изучение курса физики основной школы традиционно опиралось на использование в большей степени экспериментального метода, совершенствование которого связано с работами ученых-методистов Анциферова Л.И., Знаменского П.А., Объедкова Е.С., Покровского С.Ф., Хорошавина С.А., Шахмаева М.Н. и др. Взаимосвязь содержания курса физики основной школы с эмпирическими и теоретическими методами познания отражена в работах Алексеевой О.Л., Барановой Л.В., Грибановой Е.Н., Протасовой М.А., Матвеева Р.А., Харыбиной И.Н. и др.
Поиском путей и способов активизации видов проектной деятельности учащихся основной школы на уроках физики занимаются Майер В.В., Разумовский В.Г., Сауров Ю.А., Смирнов А.В., Степанов С.В., Усова А.В., Шамало Т.Н., привлекая для этого различные виды школьного физического эксперимента.
Развитие умений применять знания во внеурочной деятельности в виде элективных курсов, исследовательского физического практикума, проектной деятельности, участия в олимпиадах и конкурсах исследовалось в работах Румбешта Е.А., Орлова В.А., Кабардина О.Ф., Карпухина Е.Л., Горбатюк С. Ю., Альникова Т.В. и др.
Таким образом, отдельные направления предпрофильной подготовки учащихся основной школы по физике освещены во многих исследованиях. Однако комплексного рассмотрения предпрофильной подготовки с учетом указанных выше направлений не проводилось.
Наибольший интерес учащихся основной школы вызывает раздел «Электричество». Его изучение связано как с теоретическим, так и экспериментальным методом исследования. Учащиеся выполняют фронтальные лабораторные работы исследовательского и конструкторского характера, объясняют электромагнитные явления с применением элементов электронной теории, создают технические модели и проекты, направленные на формирование способов деятельности.
Переход школы на профильное обучение в средней школе и бурное научно-техническое развитие вскрыли противоречия между:
- переходом учеников старшей школы на профильное обучение и сложностью сделать осознанный выбор профиля по окончанию основной школы без предварительной (предпрофильной) подготовки;
- необходимостью создания методической системы предпрофильной подготовки по физике в основной школе и разрозненным использованием разных ее направлений;
- потребностью в формировании системных знаний учащихся при изучении раздела «Электричество» и недостаточностью использования для этого классической электронной теории в ходе освоения основного курса физики, а также отсутствием физического практикума во внеурочной работе;
- требованиями, предъявляемыми к знаниям учеников старшей школы, выбравшим своим профилем физику, и результатами их обучения по физике в основной школе.
Чтобы преодолеть вышеперечисленные противоречия, важно разработать методическую систему предпрофильной подготовки по физике в основной школе для приведения в соответствие уровня подготовки учеников, необходимого для выбора и обучения по профилю, с требованиями, предъявляемыми к содержанию образования по физике основной школы современным обществом. В этом заключается проблема исследования.
Таким образом, рассмотренные противоречия и проблема предпрофильной подготовки на примере изучения раздела «Электричество» в курсе физики основной школы являются актуальными.
Цель исследования состоит в создании методической системы предпрофильной подготовки на примере раздела «Электричество» в основной школе по физике.
Объектом исследования является педагогический процесс физического образования в основной и средней школах.
Предметом исследования является методическая система предпрофильной подготовки по физике на примере изучения раздела «Электричество» в основной школе.
Гипотеза исследования. Методическая система предпрофильной подготовки будет обеспечивать достижение результатов обучения в соответствии с требованиями образовательного стандарта, если:
- формирование продуктивного уровня деятельности будет осуществляться в основном курсе на основе элементов теории, в частности, классической электронной теории;
- изучение раздела «Электричество» в основной школе будет дополнено элективным курсом «Электрический ток в различных средах»;
- содержание учебного материала элективного курса будет ориентировано на основные этапы продуктивной и творческой деятельности, направленной на развитие коммуникативных, информационных, познавательных умений;
- реализация взаимосвязи содержания и методов обучения будет осуществляться как в основном, так и элективном курсах;
- развитие творческого уровня способов деятельности будет происходить при выполнении конструкторских и специализированных исследовательских экспериментальных заданий с объектами техники в рамках основного и элективного курсов.
Цель и гипотеза исследования определили содержание задач исследования:
- Провести анализ философской, психологической, педагогической, методической литературы по проблеме предпрофильной подготовки учащихся основной школы и определить особенности методики при изучении раздела «Электричество».
- Обосновать принципы отбора содержания методической системы предпрофильной подготовки при изучении электрического поля, постоянного тока в курсе физики основной школы и элективного курса «Электрический ток в различных средах».
- Разработать элективный курс «Электрический ток в различных средах», ориентированный на предпрофильную подготовку по физике учащихся основной школы.
- Создать содержательную модель методической системы предпрофильной подготовки, соответствующую выбору естественнонаучного профиля обучения.
- Провести педагогический эксперимент для проверки выдвинутой гипотезы.
Методы исследования применялись как теоретические, так и практические: изучение и обобщение передового педагогического опыта; таксономический метод, применяемый при классификации уровней достижения целей образования; наблюдение учебного процесса; метод поэлементного анализа; педагогический эксперимент; статистическая обработка и анализ результатов педагогического эксперимента; обсуждение результатов исследования на методических семинарах и конференциях; анализ нормативных документов, определяющих содержание учебного процесса; анализ учебников и учебной литературы.
Новизна исследования заключается в следующем:
- определены и обоснованы необходимые и достаточные условия для организации предпрофильной подготовки учащихся по физике в основной школе: систематический курс физики, элективный курс, система экспериментальных исследовательских заданий;
- выявлены теоретические положения конструирования методической системы предпредпрофильной подготовки учащихся основной школы на примере раздела «Электричество», включающей содержание темы «Электрический ток в металлах», элективного курса «Электрический ток в различных средах», систему соответствующих экспериментальных исследовательских заданий;
- создана модель предпрофильной подготовки по разделу «Электричество» в основной школе;
- разработана методика изучения элективного курса «Электрический ток в различных средах» для учащихся основной школы;
Теоретическая значимость исследования определяется тем, что:
- дополнена концепция профильной подготовки созданием методической системы предпрофильной подготовки по физике для учащихся основной школы в процессе изучения электрического тока, которая включает подсистемы: элективный курс «Электрический ток в различных средах»; фронтальные лабораторные работы и домашние исследования; элементы классической электронной теории и токи в средах в основном курсе физики.
- обоснованы и определены принципы отбора содержания учебного материала по разделу «Электричество», включающего элементы классической электронной теории в основном курсе, существование электрического тока в металлах, вакууме, газах, полупроводниках и методы их изучения в элективном курсе.
Практическая значимость результатов заключается в том, что разработаны:
- методика изучения раздела «Электричество» основной школы, базирующаяся на изучении классической электронной теории, элективного курса «Электрический ток в различных средах»;
- программа элективного курса «Электрический ток в различных средах», направленная на достижение уровня развития учащихся, соответствующего требованиям образовательного стандарта;
- методическое пособие для учащихся по элективному курсу «Электрический ток в различных средах».
На защиту выносятся:
- Методическая система предпрофильной подготовки в основной школе по физике на примере раздела «Электричество».
- Методика изучения раздела «Электричество» в курсе физики основной школы, включающая элементы классической электронной теории.
- Принципы отбора содержания элективного курса «Электрический ток в различных средах».
- Система экспериментальных заданий для основного и элективного курсов, реализующая идею взаимосвязи системы научных знаний и методов познания.
Достоверность выводов определяется глубиной методологического обоснования, его согласованностью с теорией познания, анализом обширного материала, полученного в процессе теоретического и экспериментального исследования, подтверждением основных положений исследования в экспериментальной работе, а также апробацией основных положений исследования в практике преподавания в основной школе.
Апробация результатов исследования. В период исследования основные результаты докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры методики преподавания физики Московского государственного областного университета, на научно практических и международных конференциях: Москва, МПУ («Проблемы создания учебно-методического комплекта по физике», 1996; «Проблемы конструирования содержания учебно-методического комплекта по физике», 1997; «Взаимосвязь системы научных знаний и методов преподавания физики», 1998); Москва МГОУ («Проблемы взаимосвязи эмпирических и теоретических методов познания в учебном процессе по физике», 2005; «Целеполагание и средства его достижения в процессе обучения по физике» 2006; «Проблемы развивающего обучения по физике в условиях предметной информационно-образовательной среды», 2007; «Проблемы контроля и оценки качества образования по физике», 2008), на семинарах учителей Южного округа города Москвы. Результаты исследования внедрены в виде методических рекомендаций к элективному курсу и учебных материалов в средних общеобразовательных школах города Москвы: ГОУ ЦО «Царицыно» № 548; ГОУ СОШ лицей №14, ГОУ СОШ 933, 420; ГОУ СОШ «Школа здоровья» № 898 им. генерала И.Д. Стаценко; Московской области: ГОУ СОШ № 7, №3 г. Жуковского; Успенской школы Одинцовского района; МОУ лицей № 23 г. Подольска.
Основные этапы исследования.
Исследование проводилось в течение 1996-2009 гг. и выполнялось в несколько этапов.
I этап (1996 – 2000) - изучение методической, философской, психолого-педагогической литературы по теме исследования. Анализ учебников, учебных программ и стандарта образования по физике для основной школы. Формулировка проблемы исследования при изучении современного состояния предпрофильной подготовки, поиск новых подходов для решения проблемы. Получение первичного материала для организации поискового эксперимента.
II этап (2000 – 2005) – формулировка гипотезы и разработка соответствующей содержательной модели предпрофильной подготовки при изучении раздела «Электричество» в основной школе. Разработка методики преподавания, в основе которой лежит взаимосвязь теоретических знаний и их экспериментальное обоснование. Создание материалов для проведения эксперимента. Разработка программы, методических рекомендаций и учебных материалов по элективному курсу.
III этап (2005 – 2009) – экспериментальное исследование эффективности предпрофильной подготовки при изучении раздела «Электричество» в основной школе. Оформление исследования.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы. Объем диссертации составляет 159 страницы. Список литературы содержит 200 наименований. Работа включает 2 диаграммы, 8 таблиц, 4 схемы, 3 рисунка.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
Во введении обосновывается актуальность темы исследования, рассматриваются современные условия учебного процесса по физике, проводится анализ состояния проблемы, формулируется цель, объект, предмет, гипотеза, задачи, методологическая основа и методы исследования; формулируется новизна, теоретическая и практическая значимость исследования, сообщается об основных этапах исследования, его апробации, о структуре диссертации, формулируются положения, выносимые на защиту.
В первой главе «Состояние проблемы системы предпрофильного обучения в средней школе» проведен теоретический анализ психолого-педагогической, философской, научно-методической литературы, диссертационных исследований с точки зрения определения развития предпрофильной подготовки в школе, проанализированы учебные комплекты по физике для основной школы и стандарт образовании на предмет использования при изучении раздела «Электричество» основных положений классической электронной теории как одного из способов предпрофильной подготовки учеников. Дальнейший анализ показал, что система профильного образования успешно применяется в средней (полной) школе. Она имеет разноуровневую структуру и предусматривает определенное число часов по физике, различные глубину изложения материала, перечень заданий и упражнений, разделов и тем. Большинство современных общеобразовательных учреждений являются профильными. Так, используя данные окружного управления образования одного из самых больших округов г. Москвы (Южного), установлено, что из 220 образовательных заведений профильными являются 163 школы; остальные – 57 общеобразовательными (рис.1). Как видно из диаграммы, более 50 школ не имеют профильных классов. Можно предположить, что система предпрофильной подготовки недостаточно разработана. У большинства школьников этих школ не формируется к концу девятого класса интерес в должной мере к определенным учебным предметам, в том числе и физике. В связи с этим влияние родителей на инновации в области профильного, а также предпрофильного образования, крайне ограничено.
Рис. 1. Сравнительная диаграмма общеобразовательных и профильных школ
В данной главе выявлено, что в условиях профилизации общеобразовательных учреждений при изучении физики в основной школе возможны разные формы предпрофильной подготовки: выполнение межпредметных задач как средство предпрофильной подготовки учащихся при обучении физике (Карпухина Е.А.); формирование ориентационных компетенций учащихся основной школы в процессе предпрофильной подготовки (на примере элективного курса) (Горбатюк С. Ю.). В то же время проводится предпрофильная подготовка при изучении и других дисциплин, например, при изучении алгебры и началам математического анализа используется многоуровневая система задач (Максютин А.А.); при формировании готовности к осознанному выбору будущего образовательного профиля и будущей профессии в подростковом возрасте (Ревина И.А); при профессиональном самоопределении учащихся в процессе профильного туристского обучения (Соловьева Ю.Н.)
Однако методическая система предпрофильной подготовки учащихся по физике основной школы не разработана.
Под предпрофильной подготовкой будем понимать процесс формирования системы знаний и умений, направленной на достижение продуктивного и творческого уровней деятельности учащихся и способствующей самостоятельному выбору дальнейшего профиля обучения. Рассмотренная подготовка учащихся частично проводится при изучении основного курса физики, но чаще при изучении различных элективных курсов, не взаимосвязанных с основным курсом и конкретным разделом физики.
Раскрытие понятия системности физического знания в ходе предпрофильной подготовки приводит к пониманию необходимости системной предпрофильной подготовки учащихся, как на уроках физики, так и на элективных курсах. Образование рассматривается как система, имеющая два направления, это система образовательных упреждений (дошкольные, общеобразовательные и высшие) и содержание образования, которое включает естественнонаучное образование. В него составной частью входят школьные учебные дисциплины. Обучение школьников по предметам проводится на двух уровнях: базовом и дополнительном, частью которого является предпрофильная подготовка. На схеме 1 представлена описанная система.
Схема 1
Система образования
Предпрофильная подготовка является частью системы образования. В работе показано, что возможность предпрофильной подготовки по физике в основной школе в рамках базовой программы в неявном виде присутствует в государственном образовательном стандарте общего образования как составляющая знаний, не обязательных для проверки (выделены курсивом). Эта составляющая может служить своеобразным ориентиром при подготовке учеников к профильному изучению физики в средней (полной) школе.
Анализ содержательной части образовательного стандарта и учебников физики основной школы по разделу «Электричество» показал, что некоторые вопросы, например, элементы электронной теории, электрический ток в вакууме, газах и полупроводниках можно использовать для предпрофильной подготовки. Это даст возможность показать ученикам применение теоретических знаний, например, элементов классической электронной теории к объяснению нагревания проводников при прохождении по ним электрического тока. Взаимосвязь системы знаний в виде теоретических обобщений - моделей, понятий, законов, практических приложений, - и физического эксперимента способствует формированию идей физической картины мира.
Первая глава содержит также анализ способов организации учебной деятельности, который определил их выбор для предпрофильной подготовки по физике: традиционная форма обучения – урок; внеклассные занятия – элективный курс, проектная деятельность. Совокупность выбранных способов организации учебной деятельности по разделу «Электричество» ориентирована на формирование системы знаний, а также четкой позиции ученика при определении профиля дальнейшего обучения.
Исследование позволило выделить принципы отбора содержания учебного материала, форм организации обучения, определить систему предпрофильной подготовки при изучении раздела «Электричество».
Во второй главе «Содержание и методы использования методической системы предпрофильной подготовки в основной школе по физике на примере раздела «Электричество» представлены теоретические основы построения содержания учебного материала по разделу «Электричество» в виде содержательной модели (схема 2). Содержательная модель методической системы предпрофильной подготовки включает несколько взаимосвязанных блоков: основной курс раздела «Электричество»; элективный курс «Электрический ток в различных средах»; система экспериментальных заданий. Целью предложенной модели является формирование системы знаний (явления, модели, понятия, законы, практические приложения), обобщенных способов учебной деятельности, а также элементов физической картины мира и естественнонаучной направленности обучения учащихся.
Содержание учебного материала по основному курсу физики образуют понятия об электрическом заряде и поле, электрическом токе в металлах. При освоении элективного курса к ранее изученным добавляются вопросы, связанные с изучением элементов классической
электронной теории, электрического тока в вакууме, газах, в полупроводниках, электролитах. Объединяются эти разделы в систему предпрофильной подготовки при помощи системы экспериментальных заданий (демонстрационный эксперимент, фронтальные лабораторные работы и практические домашние задания), поэтому обучение строится на взаимосвязи эксперимента и моделирования. Единство методов при изучении, как основного курса, так и элективного позволяет провести целенаправленную предпрофильную подготовку по физике у учащихся основной школы. Так, для реализации взаимосвязи теоретических знаний и эксперимента объяснение нового материала всегда начинается с эмпирического факта, который анализируется с помощью ранее изученных явлений, понятий, моделей, законов. Далее, на основе фундаментальных экспериментов (Э. Резерфорда, Л. И. Мандельштама – Н.Д. Папалекси, Б.П. Стюарта – Р.Ч. Толмена) формулируются основные положения классической электронной теории. Чтобы изучение теории способствовало формированию научной картины мира, учащимся необходимо показать, каким образом ее можно применять не только для объяснения данных опыта, но и возможности по прогнозированию некоторых свойств проводника. Поэтому следующим этапом формирования физического мышления учащихся является изучение законов постоянного тока, которые рассматриваются как способ применения полученных теоретических знаний на практике. Предпрофильная подготовка по разделу «Электричество» в основной школе предполагает повышение уровня знаний, формируемых на уроках и занятиях по элективному курсу при изучении электрического тока в металлах, вакууме, газах, полупроводниках.
В ходе организации учебного процесса целесообразно применять различные его формы. Так, при освоении основного курса используются традиционные уроки (изучение нового материала, комбинированные, фронтальные лабораторные работы, решение задач), для элективного курса характерны такие формы занятия, как лекция, лабораторный практикум, экспериментальные домашние задания, проекты, исследования.
Совершенствование содержания образования основного курса физики при изучении раздела «Электричество» направлено на формирование индивидуальных познавательных способностей учащихся, а также понятий, законов, элементов физической картины мира. Расширение знаний учащихся возможно при изучении элементов классической электронной теории, электрического тока в металлах и других средах. Важно, что объяснение учебного материала начинается с эмпирического факта или физического эксперимента. Эксперименты основного и элективного курсов объединяются в единую систему экспериментальных заданий, состоящую из демонстрационного эксперимента, фронтальных лабораторных работ, практических домашних заданий. К демонстрациям, например, относятся исследование зависимости сопротивления проводника от вещества, из которого он изготовлен; наблюдение несамостоятельного и самостоятельного разрядов различных видов; действие вакуумного диода и электронно-лучевой трубки. Учащиеся выполняют, например, лабораторные работы по измерению силы тока, напряжения, электрической мощности, а также исследуют условия возникновения короткого замыкания в электрической цепи. Примером практических домашних заданий служат: изготовление самодельного гальванического элемента и его изучение, определение сопротивления и длины спирали лампы по заводским параметрам, изучение соединения лампочек в люстре, исследование мощности различных бытовых приборов. Использование экспериментальных заданий позволяет расширить область связи теории с практикой, развивает способность к изобретательству, приучает учащихся к самостоятельной исследовательской работе, вырабатывает у них наблюдательность, внимание, настойчивость. В систему эксперимента входят некоторые фундаментальные физические опыты, например, опыт Э. Рикке по определению носителей заряда в проводнике, обусловливающих его электропроводность.
Предложенная система физического эксперимента позволяет построить образовательный процесс в соответствии с принципом взаимосвязи эмпирического и теоретического способов обучения. Единство методов научного познания при изучении постоянного электрического тока с использованием классической электронной теории и системы физического эксперимента обеспечивает формирование элементов научной картины мира: физической теории, методов эксперимента и моделирования, единства природы физических объектов и явлений.
Взаимосвязь теории и эксперимента осуществляется в ходе объяснения экспериментальных данных и предсказаний явлений, которые можно проверить экспериментально.
Традиционный урок, элективный курс и проектная деятельность - наиболее эффективные, дополняющие друг друга формы организации учебной деятельности учащихся. Их использование направлено на достижение цели предпрофильного обучения, подготовку к выбору профиля и обучения по нему. Учебный материал по разделу «Электричество», используемый на уроках физики, предполагает объяснение существования электрического тока в металлах на основе элементов классической электронной теории.
При изучении элективного курса (схема 3) перед учителем поставлены такие задачи, как формирование обобщенных универсальных знаний и способов учебной деятельности на примере электрического тока в металлах, вакууме, газах, полупроводниках, электролитах, а также формирование естественнонаучной направленности учащихся при изучении физики в основной школе. В содержание учебного материала входят вопросы, связанные с изучением элементов классической электронной теории, электрического тока в металлах, вакууме, газах, полупроводниках, электролитах. Их освоение опирается на изучение явлений, моделей, понятий, законов, практических приложений.
Разработанный элективный курс состоит из пяти тематических блоков, содержание которых отражает развитие знаний учащихся по теме: «Электрический ток в различных средах». 1. Введение. Техника безопасности. Абсолютная и относительные погрешности. 2. Повторение основных положений классической электронной теории. Электрический ток в металлах. (Классическая электронная теория. Объяснение электрического тока в металлах. Лабораторные работы: «Исследование зависимости сопротивления проводника от его длины, площади поперечного сечения и рода вещества»; «Изучение закона Ома для участка цепи»; «Изучение законов последовательного и параллельного соединения проводников с помощью амперметра и вольтметра». 3. Электрический ток в вакууме и газах. (Электрический ток в вакууме. Электроннолучевая трубка. Электрический ток в газах. Несамостоятельный разряд. Различные виды самостоятельного разряда в газах. Плазма. Техническое использование газового разряда). 4. Электрический ток в полупроводниках. (Полупроводниковые приборы. Основные свойства полупроводников. Собственная проводимость полупроводников. Примесная проводимость полупроводников. Электронно-дырочный переход и его применение в технике. Полупроводниковый диод.
Транзистор и его применение в технике. Лабораторная работа «Изучение транзистора»). 5. Электрический ток в растворах и расплавах электролитов. (Лабораторные работы: «Электропроводность растворов электролитов», «Определение заряда электрона». Явление электролиза. Закон Фарадея. Лабораторная работа «Применение электролиза в технике»).
Учащиеся более подробно знакомятся с электрическим током в вакууме, газах, полупроводниках, растворах и расплавах электролитов. Изучение этих вопросов строится на основе взаимосвязи системы знаний и физического эксперимента в виде теоретических вопросов и лабораторных работ (таблица), проектов. Предложенный элективный курс по содержанию представляет собой законченный элемент школьного курса физики. В то же время последовательность изложения учебного материала и его взаимосвязь с экспериментальной деятельностью учителя и учащихся согласуется с предложенным вариантом организации учебной деятельности учащихся, основанной на взаимосвязи практики и моделирования. Поэтому курс является частью общей модели изучения раздела «Электричество» в основной школе в условиях предпрофильной подготовки.
В третьей главе «Организация и проведение педагогического эксперимента» анализируются особенности педагогического эксперимента и раскрывается содержание проведенного экспериментального исследования в соответствии с разработанной методической системой предпрофильной подготовки в основной школе по физике на конкретном примере освоения учениками раздела «Электоичество», изучение которого построено на основе взаимосвязи моделирования и эксперимента. В главе представлены этапы педагогического эксперимента и его результаты. Основой для организации педагогического эксперимента послужили теоретические исследования Краевского В.В., Лернера Я., Новожилова Э.Д., Нурминского И.И., Хижняковой Л.С. и др. Количественная оценка результатов эксперимента проводилась с использованием работ по применению методов математической статистики для обработки результатов педагогических и психологических исследований. Эксперимент проводился с 1996 по 2009 гг. на базе средних общеобразовательных школ города Москвы: ГОУ ЦО «Царицыно» № 548; ГОУ СОШ лицей №14, ГОУ СОШ 933, 420; ГОУ СОШ «Школа здоровья» № 898 им. генерала И.Д. Стаценко; московской области: ГОУ СОШ № 7, №3 г. Жуковского; Успенскаой школы Одинцовского района; МОУ лицей № 23 г. Подольска.
Эксперимент проходил при изучении электрических явлений на уроках физики основной школы и при изучении элективного курса «Электрический ток в различных средах» в 2005 -2009 гг.
Так как учебный материал был ориентирован на освоение основных этапов продуктивной и творческой деятельности, направленной на развитие коммуникативных, информационных, познавательных умений, то успешное освоение учениками выбранного раздела можно проверить, анализируя результаты контрольных работ, который определил доступность предложенных заданий, их соответствие уровням: знания, понимания, применения. Задания, при решении которых от ученика требовалось применить свои знания, вызвали затруднения, так как при решении появлялась необходимость проводить анализ и синтез данных, делать вывод, а не просто воспроизводить ранее изученные понятия и законы. Поэтому можно сделать вывод о том, что эффективность предпрофильной подготовки повышается при усилении теоретического ядра и организации обучения таким образом, чтобы работа проводилась на уроках и во внеурочное время на элективном курсе.
Зависимость результатов обучения от деятельности учащихся оценивалась с использованием математического моделирования процесса обучения. Результаты представлялись в виде столбиковой диаграммы (рис.2).
%
№ задания
Рис. 2
В эксперименте участвовало 356 учащихся. Успешность выполнения заданий составила от 82,3% - 95%. Погрешность измерения k результатов обучения не превышает 4,7%.
Результаты показывают, что 90% учащихся успешно выполнили задания на знание физических величин, характеризующих электрический ток (электрического сопротивления проводника, силы тока, напряжения), определение физических величин по графику (сопротивление проводника), применение законов Ома для участка электрической цепи, последовательного и параллельного соединения проводников, Джоуля – Ленца, умение применять на практике положения классической электронной теории.
Для определения коэффициента надежности (rt) отдельных заданий итоговых самостоятельных работ нами использовался метод Кьюдера - Ричардсона, который изменяется от 0 до 1. В практике психолого-педагогической диагностики считается, что тест надежен, если коэффициент Кьюдера – Ричардсона имеет значение rt 0,6. Полученные значения коэффициент Кьюдера – Ричардсона первого и второго вариантов соответственно равны r1 =0,95 > 0,6 и r2 = 0, 97 > 0,6, что позволяет считать результаты итоговой работы надежными и достоверными.
На следующем этапе изучалось мнение учителей различных школ по вопросам, касающимся предпрофильной подготовки учащихся. Опрос выявил, что предпрофильная подготовка по физике в школах проводится не достаточно эффективно и заключается в основном в создании проектов. Однако потребность в предпрофильной подготовке гораздо выше. Ее отсутствие может привести к ошибочному выбору профиля среди учащихся. Многие учителя отмечали необходимость такой подготовки не только во внеурочное время, но и на уроках физики.
Анализ результатов исследования подтверждает правильность выдвинутой гипотезы о том, что методическая система предпрофильной подготовки, состоящая из основного и элективного курсов физики, а также системы физического эксперимента, будет обеспечивать достижение продуктивного и творческого уровней способов деятельности.
В практике преподавания физики в основной школе нашли применение каждая из разработанных методик – традиционный урок, элективный курс, система практических заданий.
В заключении подведены общие итоги исследования предпрофильной подготовки по физике в основной школе (на примере раздела «Электричество»).
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В ходе проведенного исследования полученный теоретический анализ научно-методической литературы по философии, психологии, педагогике, диссертационных исследований, учебных комплектов по физике для основной школы, стандарта образования определил, что система профильного образования успешно применяется в современной общеобразовательной (полной) школе. Выяснено, что предпрофильная подготовка по физике в основной школе является необходимым условием развития учащихся, формирования их мировоззрения и выбора соответствующего профиля дальнейшего образования. Определены особенности изучения раздела «Электричество» в основной школе в условиях предпрофильной подготовки. Определены основные принципы отбора содержания учебного материала для предпрофильной подготовки при изучении раздела «Электричество» в основной школе: содержательный аспект государственного образовательного стандарта по электрическим явлениям, системность учебного материала, взаимосвязь системы знаний и физического эксперимента.
Создана содержательная модель предпрофильной подготовки при изучении раздела «Электричество» в основной школе, которая состоит из следующих блоков составляющих: содержания учебного материала, системы физического эксперимента, взаимосвязи теории и эксперимента, элементов физической картины мира, форм организации учебной деятельности для достижения необходимого уровня предпрофильной подготовки. Включение в раздел «Электричество» элементов классической электронной теории помогает сформировать у учащихся научный стиль мышления. Исследование вопросов, связанных с прохождением электрического тока в металлах с опорой на классическую электронную теорию, позволяет установить взаимосвязи между системой знаний и экспериментом. Формирование научной картины мира происходит при изучении электрического тока в вакууме, газе, полупроводниках. Так как профильное обучение по физике в старшей школе предполагает повышенный уровень знаний, поэтому использование классической электронной теории способствует предпрофильной подготовке. В то же время физические и психологические особенности развития подростков предполагают использование деятельностного подхода в обучении. На основе этого подхода построена система физического эксперимента, состоящая из: демонстрационного, лабораторного фронтального эксперимента, практических домашних задании и фундаментального физического эксперимента.
Разработанный элективный курс «Электрический ток в различных средах» позволяет расширить знания учащихся по разделу «Электричество», что является элементом предпрофильной подготовки школьников основной школы. Последовательность изложения учебного материала и его взаимосвязь с экспериментальной деятельностью учителя и учащихся согласуется с предложенным вариантом организации учебной деятельности учащихся, основанной на взаимосвязи системы знаний и физического эксперимента. Разработанный вариант элективного курса позволяет воспитать осознанное отношение к учению, ориентировать школьников на выбор профиля обучения на старшей ступени; сформировать знания о теории и методах теоретического познания, о фундаментальных идеях физики. Экспериментальная деятельность (умение проводить эксперимент, строить гипотезы, модели и аналогии, проводить лабораторную работу согласно инструкции, делать вывод, рассчитать погрешность) реализуется во взаимосвязи с теоретической основой. В дополнение к элективному курсу разработаны учебные материалы для учащихся. Их использование поможет сократить время подготовки ученика к занятию и освободить часть его времени для самостоятельного поиска дополнительной информации в справочниках, Internet. Данная форма работы предусматривается при освоении программы элективного курса.
Проведенный педагогический эксперимент подтвердил гипотезу исследования. Так как ориентирование учебного материала на формирование продуктивного уровня способов деятельности осуществляется в основном курсе на основе изучения элементов классической электронной теории, а содержание учебного материала элективного курса направлено на достижение этапов продуктивной и творческой деятельности, то система физического эксперимента поможет развитию творческого уровня способов деятельности, который происходит при выполнении конструкторских и специализированных исследовательских экспериментальных заданий с объектами техники в рамках основного и элективного курсов. Усиление теоретического ядра и рациональное использование дополнительных образовательных ресурсов (элективных курсов) позволяет повысить эффективность пердпрофильной подготовки в основной школе
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ:
Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК для публикации основных результатов исследования
- Ключникова Н.В. Электрический ток в средах //Физика в школе. Научно – методический журнал. №4, 2008 г. С.52 -53.
Статьи в сборниках научных трудов и тезисы докладов на научно-практических конференциях
- Объедков, Е.С., Суминова, Н.В. Электрическое сопротивление //Физика. Еженедельное приложение к газете «Первое сентября», № 19, май 1996 г. С. 4.
- Объедков, Е.С., Кашлачев, И.В., Суминова, Н.В. Физический эксперимент в практической работе студентов //Проблемы создания учебно-методического комплекта по физике (педагогический ВУЗ, общеобразовательные учреждения). М.: МПУ, 1996. – с. 59-67.
- Объедков, Е.С., Суминова, Н.В. система ученического физического эксперимента // Проблемы конструирования содержания учебно – методического комплекта по физике. Педагогический ВУЗ, общеобразовательные учреждения. М.: 1997. – с.122 -124.
- Ключникова, Н.В., Махова, Е. Магнитное поле проводников с током в демонстрационном эксперименте //Взаимосвязь системы научных знаний и методов физики. Педагогический ВУЗ, общеобразовательные учреждения. Доклады и сообщения конференции. М.: МПУ, 1998. –с. 133-135.
- Ключникова, Н.В. Метод эксперимента при изучении электростатики //Проблемы взаимосвязи эмпирических и теоретических методов познания в учебном процессе по физике. Общеобразовательные учреждения, педагогические вузы. Доклады Международной научно-практической конференции. – М.: МГОУ, 2005 – с. 168-171.
- Ключникова, Н.В. Использование системного подхода в обучении физике // Проблемы развивающего обучения физике в условиях предметной информационно – образовательной среды. Общеобразовательные учреждения, педагогические вузы. Доклады Международной научно-практической конференции. – М.: МГОУ, 2007 – с. 123-125.
- Ключникова, Н.В. Проверка знаний учащихся в условиях предпрофильной подготовки // Проблемы контроля и оценки качества образования по физике. Общеобразовательные учреждения, педагогический вуз Доклады научно-практической конференции. – М.: МГОУ, 2008.-148 с. – 127-129.
Учебно-методические пособия
- Ключникова, Н.В.Элективный курс по физике для основной школы. Электрический ток в различных средах. – М.: МГОУ, 2007, - 20 с.
- Ключникова, Н.В. Учебные материалы по физике к элективному курсу для основной школы «Электрический ток в различных средах». – М.: МОГУ, 2008 – 64 с.
Статьи в электронных изданиях
- Ключникова, Н.В. «Токи в различных средах» (предпрофильный элективный курс для учащихся основной школы). Сайт окружного методического центра ЮАО [Электронный ресурс] 2009.- Режим доступа: http//www.physlab.eduste.ru/profil/, свободный. – Загл. с экрана.
