Методическая подготовка будущих учителей физики к деятельности по созданию у школьников познавательной потребн о сти в изучении физических явлений

На правах рукописи

Фисенко Марина Александровна

Методическая подготовка

будущих учителей физики

к деятельности по созданию у школьников

познавательной потребности

в изучении физических явлений

Специальность

13.00.02 – теория и методика обучения и воспитания (физика)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата педагогических наук

Астрахань – 2007

Работа выполнена на кафедре теоретической физики

и методики преподавания физики факультета физики и электроники

Астраханского государственного университета

Научный руководитель:

кандидат педагогических наук, доцент

Крутова Ирина Александровна

Официальные оппоненты:

доктор педагогических наук, профессор

Бордонская Лидия Александровна

кандидат педагогических наук, доцент

Мясоедова Елена Анатольевна

Ведущая организация:

Армавирский государственный

педагогический университет

Защита состоится «25» мая 2007 г. в 900 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.009.05 при Астраханском государственном университете по адресу: 414056, г. Астрахань, ул. Татищева, 20а, ауд. 201.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского государственного университета по адресу: 414056, г. Астрахань, ул. Татищева, 20а.

Автореферат разослан «24» апреля 2007 г.

И.о. ученого секретаря

диссертационного совета Е.И. Кондратенко

Общая характеристика исследования

Освоение школьного курса физики не возможно без изучения физических явлений. Для формирования любых понятий, в том числе и понятия о физическом явлении, на уроках необходимо создавать положительную мотивацию к их изучению. Поэтому учитель физики должен быть подготовлен к организации этой деятельности.

В требованиях, предъявляемых Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования к выпускнику, установлено, что будущий специалист должен уметь решать задачи, связанные с его профессиональной деятельностью. Одной из таких профессиональных задач в области учебно-воспитательной деятельности является реализация личностно-ориентированного подхода к образованию и развитию обучающихся с целью создания мотивации к обучению. Следовательно, студентов необходимо научить на занятиях в вузе способам создания мотивации и постановке учебной (познавательной) задачи.

Проблеме создания мотивации у учащихся, ее сущности посвящены научные исследования психологов (В.Г. Асеев, Д.Н. Богоявленский, Л.И. Божович, А.А. Вербицкий, А.Н. Леонтьев, А.К. Маркова, А.М. Матюшкин, Н.А. Менчинская С.Л. Рубинштейн, Н.Ф. Талызина), которыми доказано, что без положительной мотивации невозможна организация любой познавательной деятельности. Суть мотивации состоит в создании направленного желания, потребности в выполнении умственной или практической деятельности.

Известные педагоги Ю.К. Бабанский, В.С. Ильин, Г.И. Щукина для оптимизации учебного процесса ввели в структуру изучения нового материала мотивационный этап.

Учеными в области методики преподавания физики разработаны способы создания мотивационного этапа на конкретных уроках и средства для его реализации: проблемные ситуации (Р.И. Малафеев, Л.А. Иванова, А.В. Усова); практически значимые задачи, занимательные ситуации, дифференцированные задания (Л.А. Бордонская, И.Я. Ланина, Н.С. Пурышева); физический эксперимент (П.В. Зуев, В.В. Майер, Т.Н. Шамало). С.В. Анофриковой выделены способы создания потребности в деятельности по изучению различных элементов физического знания: понятий о физическом явлении, объекте, величине, физического закона, научного факта.

Вопросы методической подготовки учителя физики в педагогических вузах, университетах подробно рассмотрены в исследованиях И.М. Агибовой, Л.А. Бордонской, В.И. Вагановой, В.И. Данильчука, В.И. Тесленко, А.В. Усовой, Т.Н. Шамало, Н.В. Шароновой и др. В них также отмечается необходимость организации мотивационного этапа на уроках.

Для того чтобы оценить насколько продуктивно решается проблема подготовки учителя физики к созданию потребности в изучении физических явлений, был проведен констатирующий эксперимент, в котором приняли участие студенты IV–V курсов вузов, магистранты, обучающиеся по направлению подготовки «Физическое образование», учителя физики из Астрахани, Москвы, Волгограда, Элисты (всего 170 человек). Эксперимент показал следующее: большинство опрошенных осознает необходимость создания у школьников потребности в изучении физических явлений, но многие из них испытывают трудности, связанные с созданием мотивации у школьников, и пропускают мотивационный этап при подготовке и проведении урока.

В результате можно утверждать, что существует противоречие между необходимостью создания у школьников мотивации к изучению физических явлений и отсутствием методики подготовки будущего учителя к деятельности по организации этого этапа на уроке.

Существование такого противоречия обусловливает актуальность темы данного исследования.

Объектом исследования является процесс подготовки будущих учителей физики в вузе.

Предметом исследования является процесс обучения будущих учителей физики деятельности по созданию у школьников познавательной потребности в изучении физических явлений.

Цель исследования состоит в разработке методики обучения студентов организации деятельности по созданию у школьников познавательной потребности при изучении физических явлений.

Теоретической основой исследования являются следующие положения:

1. Успешное овладение деятельностью происходит, если выделены ее содержание (система действий, расположенных в определенной последовательности) и ориентиры для выполнения каждого действия.
2. Для того чтобы обучаемый осознал способ деятельности и овладел им, он должен участвовать в его применении многократно, рефлексируя выполняемые действия.

На этой основе сформулирована гипотеза исследования: студенты, будущие учителя физики, будут готовы к созданию у школьников познавательной потребности в изучении физических явлений, если в процессе обучения в вузе они:

1) научатся, опираясь на обобщенные ориентиры, разрабатывать ситуации, вызывающие познавательную потребность;

2) овладеют деятельностью по организации мотивационного этапа на уроках.

В соответствии с целью и гипотезой исследования в работе были поставлены и решались следующие задачи:

1. Обосновать необходимость специальной профессиональной подготовки будущего учителя физики к деятельности по созданию у школьников познавательной потребности в изучении физических явлений.
2. Выделить обобщенные ориентиры для отбора и составления конкретных ситуаций, которые вызывают у учеников познавательную потребность в изучении физических явлений.
3. Разработать методику обучения студентов деятельности по выбору и составлению ситуаций, вызывающих у учащихся познавательную потребность в изучении физических явлений.
4. Разработать систему заданий, позволяющую обучить будущего учителя физики деятельности по созданию ситуаций, вызывающих у школьников познавательную потребность в изучении физических явлений.
5. Разработать методику обучения студентов деятельности по разработке и организации мотивационного этапа урока изучения физического явления с применением ситуаций, вызывающих у учащихся познавательную потребность.
6. Экспериментально проверить эффективность разработанной методики обучения студентов деятельности по разработке и организации мотивационного этапа урока.

Для решения поставленных задач были использованы следующие методы и виды деятельности:

• изучение и анализ педагогической, методической литературы и диссертационных исследований, имеющих отношение к теме работы;
• анализ Государственного стандарта высшего профессионального образования, содержания программ и учебников по физике, учебников по методике обучения физике;
• изучение оригинальных работ ученых-физиков, в которых они описывают свою деятельность по экспериментальному изучению физических явлений;
• изучение психологической литературы, раскрывающей содержание деятельностной теории обучения;
• моделирование деятельности учителя физики по созданию у школьников познавательной потребности в изучении физических явлений;
• анкетирование, индивидуальные беседы с учителями физики, студентами;
• наблюдение за учебным процессом, личное преподавание;
• разработка методического обеспечения для проведения педагогического эксперимента;
• проведение педагогического эксперимента и обработка его результатов;
• апробация результатов исследования и их внедрение в практику обучения.

Научная новизна результатов исследования состоит в следующем:

1. Разработаны ориентиры для отбора и составления ситуаций, вызывающих у учащихся познавательную потребность в изучении физических явлений:

• ситуация должна побуждать ученика сформулировать цели своей деятельности в виде познавательных задач, решение которых приводит к понятию о физическом явлении;
• ситуация должна представлять собой описание конкретного научного факта существования физического явления, объяснить который ученик не может на основе имеющихся у него знаний;
• ситуация должна возникнуть в познавательной деятельности каждого ученика.

2. Выделены виды исходных ситуаций, побуждающих к формулированию познавательных задач, характерных для исследования физических явлений экспериментальным методом.

Теоретическая значимость исследования состоит в том, что найдено решение проблемы методической подготовки будущего учителя физики к организации мотивации познавательной деятельности учащихся через обучение студентов деятельности по созданию у школьников познавательной потребности в изучении физических явлений.

Практическая значимость результатов исследования заключается в том, что:

• разработаны фрагменты занятий, иллюстрирующие характер деятельности преподавателя и студентов на разных этапах реализации методики подготовки обучаемых к деятельности по созданию познавательной потребности;
• разработаны сценарии уроков, раскрывающих содержание деятельности учителя и учащихся на мотивационных этапах урока;
• составлены задания для обучения студентов – будущих учителей физики, деятельности по созданию у школьников познавательной потребности в изучении физических явлений;
• разработана программа курса для учителей «Методика организации познавательной деятельности учащихся на мотивационном этапе урока по изучению физических явлений», проходящих курсы повышения квалификации;
• разработаны темы курсовых работ, связанные с темой исследования.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Овладение студентом деятельностью по разработке ситуаций, вызывающих у школьников познавательную потребность в изучении физических явлений, – необходимое условие для успешной организации мотивационного этапа урока.

2. Обучение студента деятельности по созданию у школьников познавательной потребности в изучении физических явлений позволяет подготовить его к решению профессиональной задачи, связанной с формированием положительной мотивации к изучению физики.

Апробация исследования осуществлялась:

• на международных научно-методических конференциях «Новые технологии в преподавании физики: школа и вуз» в Московском педагогическом государственном университете (г. Москва, 2005–2006 гг.);
• на Всероссийской научно-методической конференции «Обучение физике в школе и вузе в условиях модернизации системы образования» (г. Н. Новгород, 2004 г.);
• на Международной научно-практической конференции «Традиции и инновации: проблемы качества образования» (г. Чита, 2005 г.);
• на 6, 7 и 8 международных научно-методических конференциях «Высокие технологии в педагогическом процессе» (г. Н. Новгород, 2005–2007 гг.);
• на III и IV международных научно-методических конференциях «Проблемы и перспективы развития непрерывного профессионального образования в эпоху социальных реформ» (г. Саратов, 2006–2007 гг.);
• на VI Международной научно-методической конференции «Физическое образование: проблемы и перспективы развития», посвященной 105-летию А.В. Перышкина (г. Москва, 2007 г.);
• на V Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные исследования в системе образования» (г. Тамбов, 2007 г.);
• на итоговых научно-практических конференциях студентов, аспирантов и преподавателей, проводимых в Астраханском государственном университете (г. Астрахань, 2002–2007 гг.)
• на городских научно-методических семинарах учителей физики (г. Астрахань, 2002–2007 гг.).

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографии (170 наименований), 9 таблиц, 4 схем.

Основное содержание исследования

Во введении обоснованы выбор темы, ее актуальность и проблема исследования; определены объект и предмет, цели и гипотеза, задачи и методы исследования. Раскрыты научная новизна, теоретическая и практическая значимость, положения, выносимые на защиту. Приведены сведения о внедрении результатов исследования и об имеющихся публикациях.

В первой главе «Подходы к созданию у учащихся положительной мотивации на уроках физики» проведен анализ существующих подходов к проблеме создания у школьников познавательной потребности в изучении физических явлений.

Установлено, что вопрос о способах мотивации познавательной деятельности учащихся на уроках физики является одним из важных для современной науки. В научной и методической литературе предлагаются различные приемы развития у школьников познавательного интереса: создание проблемной ситуации на уроке; использование физического эксперимента, в том числе проведение домашних опытов; организация занимательных ситуаций путем решения интересных задач, постановки практически значимых вопросов; решение экспериментальных задач; использование в ходе уроков фрагментов художественной и научно-популярной литературы; использование хрестоматийного материала; организация и проведение различных внеклассных мероприятий; использование метода проектов на уроках физики; проведение занятий с использованием современных технических и аудиовизуальных средств обучения и другие. Однако в результате проведения педагогического эксперимента можно констатировать следующий факт: считая необходимым создание у учеников познавательной потребности и имея в своем распоряжении методическую литературу с описанием вышеперечисленных приемов мотивации познавательной деятельности учащихся, на практике учителя физики испытывают затруднение в формировании у школьников познавательной потребности к изучению физических явлений. С такими же трудностями сталкиваются и студенты – будущие учителя физики. Следовательно, возникает необходимость специальной профессиональной подготовки будущего учителя к деятельности по созданию у школьников познавательной потребности в изучении физических явлений.

Далее были проанализированы учебники по теории и методике обучения физике и установлено, что одной из основных целей обучения физике является формирование у школьников мотивов учения и познавательных интересов. А для этого «предмет познавательной деятельности должен быть выбран таким образом, чтобы процесс овладения им вызывал потребность в получении новой информации»^[1].

Однако вопрос о том, как научить студентов создавать у школьников познавательную потребность, остается нераскрытым. Следовательно, нужно разработать методику обучения студентов деятельности по созданию у школьников познавательной потребности в изучении физических явлений. Установлено, что содержание этой деятельности должно состоять из следующих действий:

1. выбрать уровень познавательной деятельности, которую целесообразно организовать на данном уроке (эмпирический или теоретический);
2. выбрать общую логическую схему деятельности по созданию понятия о физическом явлении с учетом выбранного уровня познания;
3. конкретизировать общую логическую схему деятельности учащихся по созданию понятия о физическом явлении относительно изучаемого явления;
4. разработать содержание этапа актуализации знаний и действий учащихся;
5. разработать содержание мотивационного этапа урока;
6. разработать содержание этапа урока по созданию понятия физического явления;
7. разработать необходимые дидактические средства.

Студентов – будущих учителей физики необходимо обучить выполнению каждого выделенного действия.

Таким образом, обоснована необходимость специальной подготовки будущего учителя физики к деятельности по созданию у школьников познавательной потребности в изучении физических явлений. Применение деятельностного подхода к обучению студентов позволяет предопределить возможный путь решения этой проблемы.

Во второй главе «Содержание деятельности по подготовке студентов к созданию у учащихся познавательной потребности в изучении физических явлений» определены теоретические основы этой деятельности, выделены обобщенные ориентиры, необходимые для выбора и составления ситуаций, в которых у школьников возникает потребность изучать конкретное физическое явление.

Для того чтобы у учащихся возникла потребность в решении учебной задачи, должна быть создана ситуация, побуждающая их к формулированию цели своей деятельности в виде познавательной задачи, и проведен соответствующий анализ этой ситуации. Ситуация вызовет у ученика познавательную потребность лишь в том случае, если на этапе актуализации знаний, выполняя определенные действия, он сам обнаружит новое явление, причина и условия существования которого ему неизвестны. Следовательно, ситуация, побуждающая школьника к познанию нового, должна возникнуть в его собственной познавательной деятельности и опираться на уже имеющиеся научные знания учащегося. Она должна вызывать у школьника познавательное затруднение, преодолеть которое возможно лишь в результате исследовательской деятельности, формулируя познавательные задачи, решение которых должно приводить ученика к знанию об изучаемом физическом явлении. Понятия, которые используются при формулировке таких ситуаций, и действия, входящие в деятельность по достижению поставленной цели, должны быть сформированы у учащихся.

Установлено, что не всякая ситуация вызывает у школьников познавательную потребность. Для отбора и составления ситуаций, побуждающих учеников к деятельности, выделены обобщенные ориентиры:

• ситуация должна побуждать ученика сформулировать цели своей деятельности в виде познавательных задач, решение которых приводит к понятию о физическом явлении;
• ситуация должна представлять собой описание конкретного научного факта существования физического явления, объяснить который ученик не может на основе имеющихся у него знаний;
• ситуация должна возникнуть в познавательной деятельности каждого ученика.

В ходе исследования было установлено, что при создании понятия о физическом явлении на эмпирическом уровне познания возможны два варианта ситуаций, вызывающих у школьников познавательную потребность:

1) в ситуации воспроизводится физическое явление, причина которого ясна (в явном виде присутствуют оба взаимодействующих объекта);

2) в ситуации воспроизводится физическое явление, причина которого не ясна (один или оба взаимодействующих объекта не выступают в явном виде).

Вид ситуации определяет содержание деятельности по изучению явления. Общие познавательные задачи, возникающие в данных ситуациях, будут формулироваться по-разному. В первом случае, когда оба взаимодействующих объекта предстают в явном виде, возникает познавательная задача (ПЗ): «Что это за явление?», а затем формулируются частные познавательные задачи. ПЗ № 1: «С какими еще объектами может происходить данное явление?» ПЗ № 2: «При взаимодействии каких еще объектов может происходить данное явление?» ПЗ № 3: «Какие условия являются обязательными для протекания данного явления?»

Во втором случае, когда в ситуации взаимодействующие объекты не выступают в явном виде, возникает познавательная задача «Какова причина обнаруженного явления?», для решения которой выдвигается гипотеза о причине явления. Выдвинутая гипотеза проверяется экспериментально. Полученные данные позволяют сделать вывод об истинности или ложности гипотезы. Если гипотеза ложная, то высказывается другая, которая также экспериментально исследуется, и так до тех пор, пока не будет однозначно определено, взаимодействие каких именно объектов приводит к исследуемому изменению состояния одного из них. Сформулированное суждение является ответом на поставленную познавательную задачу. Затем формулируются частные познавательные задачи, подобные тем, которые возникали в случае, когда оба взаимодействующих объекта были представлены в явном виде.

Рассмотрим примеры конкретных ситуаций разного вида, вызывающих у учеников познавательную потребность.

Пример 1. Обнаружено, что в цепи, состоящей из двух соединенных друг с другом гальванометров, возникает электрический ток, когда один из гальванометров приводится в колебание.

Проанализируем данную ситуацию в соответствии с выделенными обобщенными ориентирами. Данная ситуация представляет собой описание конкретного научного факта существования явления электромагнитной индукции. Она опирается на знания учащимися условий, необходимых для возникновения и существования электрического тока в проводниках: замкнутость электрической цепи и наличие источника тока в цепи. Но отсутствие источника тока в цепи затрудняет объяснение его появления. В этой ситуации оба взаимодействующих объекта не выступают в явном виде. Следовательно, из нее вытекает следующая познавательная задача: «Какова причина возникновения электрического тока в данной цепи?»

Далее выдвигается гипотеза: при колебании гальванометра возникают колебания рамки из медной проволоки, находящейся в магнитном поле постоянного подковообразного магнита, входящего в конструкцию гальванометра. Это гипотеза проверяется экспериментально. Если она верна, то следует ожидать, что при вращении катушки медной проволоки, замкнутой на гальванометр, в магнитном поле любого другого подковообразного магнита в ней возникает электрический ток. Проведенный эксперимент подтверждает, что выдвинутая гипотеза верна.

Далее формулируется ответ на поставленную познавательную задачу: причина появления электрического тока в рамке из медной проволоки, расположенной между полюсами постоянного подковообразного магнита, – ее вращение в магнитном поле этого магнита. Данное суждение также является ситуацией, в которой возникают частные познавательные задачи.

ПЗ № 1. Только ли при вращении катушки из медной проволоки в магнитном поле подковообразного постоянного магнита в ней возникает электрический ток?

ПЗ № 2. Только ли в проволоке, свернутой в катушку, возникает электрический ток при вращении ее в магнитном поле подковообразного постоянного магнита?

ПЗ № 3. Только ли при вращении замкнутого проводника в магнитном поле подковообразного постоянного магнита в нем возникает электрический ток?

ПЗ № 4. Только ли при движении замкнутого проводника в магнитном поле постоянного подковообразного магнита в нем возникает электрический ток?

ПЗ № 5. Только ли при движении замкнутого проводника в постоянном магнитном поле в нем возникает электрический ток?

ПЗ № 6. Будет ли возникать электрический ток при помещении замкнутого проводника в переменное магнитное поле?

В ходе экспериментального решения каждой познавательной задачи и обобщения полученных результатов, учащиеся формулируют определение явления электромагнитной индукции: электромагнитная индукция – явление, заключающееся в возникновении электрического тока в замкнутом проводнике при изменении магнитного потока, пронизывающего площадь его контура.

Таким образом, данная конкретная ситуация может быть использована на мотивационном этапе урока для создания у школьников познавательной потребности при изучении электромагнитной индукции.

Пример 2. Обнаружено, что пластмассовая расческа после расчесывания волос притягивает их.

В этом примере мы сталкиваемся со следующим фактом. Изучение темы «Электрические явления» начинается с введение понятия об электризации тел трением. Это означает, что у учащихся отсутствуют научные знания, на которые можно было бы опираться при создании ситуации, вызывающей познавательную потребность. Но следует отметить, что данный факт представляет познавательную трудность для учеников, так как вызывает потребность выяснить, что это за явление. В предложенной ситуации оба взаимодействующих объекта представлены в явном виде. Причиной изменения состояния первого материального объекта (пластмассовая расческа) является его взаимодействие со вторым материальным объектом (волосы). Это означает, что можно сформулировать частные познавательные задачи.

ПЗ № 1. Какие еще тела, кроме пластмассовой расчески, будучи потертыми о волосы, начинают притягивать их?

ПЗ № 2. Какими еще телами, кроме волос, можно натирать тела, чтобы они приобрели свойство притягивать волосы?

ПЗ № 3. Только ли при трении тел друг о друга они приобретают свойство притягивать волосы?

ПЗ № 4. Какие еще тела, кроме волос, можно использовать в качестве индикатора нового свойства?

В ходе экспериментального решения каждой познавательной задачи и формулирования обобщенных знаний о взаимодействующих объектах и условиях их взаимодействия создается обобщенное понятие о явлении электризации тел трением: электризация трением – физическое явление, заключающееся в приобретении телами, изготовленными из разных веществ, свойства притягивать другие тела после трения их друг о друга и последующего разделения.

Итак, данную конкретную ситуацию можно использовать для создания у школьников познавательной потребности на мотивационном этапе урока изучения физического явления электризации тел трением.

В третьей главе «Методика обучения студентов, будущих учителей физики, созданию у учащихся познавательной потребности в изучении физических явлений» выделены основные положения, составляющие теоретическую основу исследования; разработана система заданий, позволяющая обучить будущего учителя физики деятельности по созданию ситуаций, вызывающих у школьников познавательную потребность в изучении физических явлений. Описана методика обучения студентов деятельности по разработке и организации мотивационного этапа урока изучения физического явления с применением ситуаций, вызывающих у школьников познавательную потребность.

В ходе исследования было установлено, что формирование у студентов умений создавать познавательную потребность у школьников в изучении физических явлений возможно, если они овладели следующими видами деятельности: составление определения физического явления; создание учебной экспериментальной установки (УЭУ), с помощью которой возможно воспроизведение изучаемого явления; формулирование познавательных задач, решение которых приводит к понятию о физическом явлении; создание ситуации, в которой у учеников возникает потребность сформулировать познавательные задачи, запланированные учителем при подготовке к уроку.

Далее были составлены задания, позволяющие научить студентов выбирать или составлять ситуации, вызывающие у школьников познавательную потребность в изучения физических явлений. При разработке заданий мы опирались на утверждение психологов о том, что лишь многократное выполнение определенного вида деятельности в конкретных ситуациях позволяет усвоить эту деятельность. Чтобы научить студентов составлять ситуации, вызывающие у обучаемых познавательную потребность в изучении физических явлений, необходимо организовать многократное выполнение этой деятельности на конкретных примерах. Для этого студентам предлагается следующее задание: «Выберите из приведенных ниже ситуаций те, которые создают у учащихся потребность в изучении явления …. Обоснуйте свой выбор». К каждому физическому явлению подбирается 7–8 ситуаций, описанных в методической литературе, взятых из практики работы учителей. Затем вместе с преподавателем студенты выделяют обобщенные ориентиры, которым должна соответствовать ситуация, анализируют каждую из предложенных ситуаций на соответствие этим ориентирам. Например, для создания потребности в изучении явления конвекции предлагаются следующие исходные ситуации:

1. Почему в помещениях под потолком температура воздуха обычно бывает выше, чем внизу около пола?

2. Обнаружено, что при подаче в батареи горячей воды воздух в комнате постепенно нагревается.

3. Часто зимой дует от окна, которое закрыто совершенно плотно и нет ни малейшей щели. Почему дует от закрытого окна?

4. Установлено, что если сосуд с водой поместить над пламенем спиртовки, то вода постепенно нагревается.

5. Желая нагреть воду, мы помещаем сосуд с водой над пламенем, а не сбоку от него. Как поступить, если мы хотим охладить воду с помощью льда?

6. Почему дым из трубы, от костра поднимается вверх?

7. Палец можно поднести близко к пламени спички снизу, но не сверху.

8. На дне пробирки находятся кубики льда, сверху налита вода. Если нагревать пробирку в средней части, то можно пронаблюдать, что вода закипит, но при этом лед, находящийся на дне, не тает.

Далее каждая из этих ситуаций анализируется студентами следующим образом: во всех семи ситуациях описывается явление конвекции. Вторая ситуация представляет собой описание конкретного факта и побуждает к формулированию вопроса: «Что это за явление?», для ответа на который решаются три познавательные задачи: 1. Только ли от горячей батареи нагревается воздух в комнате постепенно? 2. Только ли воздух можно нагревать постепенно? 3. При каких еще условиях температура тела изменяется постепенно? Кроме того, данная ситуация возникает в практической деятельности каждого ученика. Значит, ее целесообразно использовать в качестве ситуации, побуждающей ученика к познавательной деятельности.

В четвертой ситуации используется экспериментальная установка, в которой взаимодействуют другие объекты, а именно вода и пламя спиртовки. Несмотря на то, что формулировки познавательных задач могут изменяться, логика исследования остается такой же. Поэтому она также может быть использована как ситуация, вызывающая у школьника познавательную потребность в изучении конвекции.

Эксперимент, описанный в восьмой ситуации, наглядно демонстрирует справедливость теоретического предсказания учащихся, проведенного в процессе решения познавательной задачи: «Как происходит выравнивание температуры в жидкостях и газах?» Постановка этой познавательной задачи побуждает учащихся выдвинуть гипотезу и построить модель строения жидкости и газа (в виде горизонтальных слоев). На основе этой модели учащиеся предсказывают, что при нагревании жидкости или газа снизу нижний слой расширяется, его плотность уменьшается, и он начинает всплывать. На его место опускается холодный слой, который нагревается от нагревателя и тоже поднимается вверх и т.д. Теоретические рассуждения, подтверждаемые данным экспериментом, приводят школьников к формулированию определения конвекции.

Седьмая ситуация вызывает познавательный интерес, но она не может быть использована для организации мотивационного этапа, так как индикатор изменения температуры в данной экспериментальной установке субъективен, а фронтальное проведение этого опыта нарушает технику безопасности. Кроме того, из нее не следуют познавательные задачи, решение которых приводит к определению физического явления.

Первая, третья и шестая ситуации сформулированы в виде вопроса, для ответов на которые необходимо знание сущности явления конвекции. Они должны быть использованы на этапе применения знаний для объяснения конкретных ситуаций. Пятая ситуация служит заданием для воспроизведения явления конвекции.

Затем студентам предлагается самостоятельно подобрать или придумать, опираясь на выделенные ориентиры, ситуацию, которая вызывала бы у школьников познавательную потребность в изучении физических явлений.

В ходе решения поставленных задач было выделено три этапа обучения студентов деятельности по созданию у школьников познавательной потребность в изучении физических явлений: ориентировочный, исполнительный и контрольный.

На ориентировочном этапе студенты учатся организовывать познавательную деятельность школьников по созданию понятия о физическом явлении. При этом было установлено, что на уроке изучения конкретного физического явления учителем должны быть реализованы следующие этапы:

• этап актуализации знаний и действий учащихся, цель которого состоит в определении учителем готовности учащихся к последующей деятельности;
• мотивационный этап, цель которого создать ситуацию, в которой у школьников возникает познавательная потребность в изучении физических явлений:
• этап создания понятия о физическом явлении, цель которого организовать познавательную деятельность, приводящую учеников к определению понятия о физическом явлении.

Для того чтобы студент научился организовывать познавательную деятельность учащихся на каждом этапе урока, необходимо, чтобы у него были сформированы следующие действия: составление определения понятия о физическом явлении; выделение структурных элементов определения физического явления (первый материальный объект – МО-1, второй материальный объект – МО-2, условия взаимодействия, результат взаимодействия); создание исходной ситуации, в которой у школьников возникает потребность сформулировать цели своей деятельности в виде познавательных задач (ПЗ № 1, ПЗ № 2 и т.д.); разработка метода решения поставленных задач; разработка экспериментальной установки (ЭУ) для решения каждой ПЗ; формулирование возможных результатов каждой серии экспериментов; формулирование обобщенных знаний о МО-1, МО-2, условиях взаимодействия.

На этом этапе обучения происходит осознание студентами необходимости проведения мотивационного этапа урока.

На исполнительном этапе студенты овладевают деятельностью по созданию ситуаций, вызывающих у школьников познавательную потребность, выделяют обобщенные ориентиры для составления таких ситуаций, разрабатывают сценарии мотивационного этапа урока и разыгрывают его перед студенческой группой.

На контрольном этапе проверяется эффективность предлагаемой методики. Осуществляется этот этап при проведении педагогической практики студентов на IV и V курсах и во время экзамена по теории и методике обучения физике. На данном этапе студенты организуют познавательную деятельность учащихся по изучению физических явлений в соответствии с действиями, которыми они овладели на семинарско-практических занятиях по теории и методике обучения физике и в лабораторном практикуме по школьному физическому эксперименту: составляют определение физического явления; выделяют структурные элементы в определении этого явления; в соответствии с выделенными требованиями придумывают или подбирают ситуацию, которая побуждает учащихся к формулированию общей познавательной задачи, формулируют частные познавательные задачи; разрабатывают метод решения каждой познавательной задачи; разрабатывают экспериментальные установки для решения поставленных задач; формулируют возможные результаты каждой серии экспериментов и обобщенные знания о МО-1, о МО-2, об условиях взаимодействия.

В четвертой главе «Педагогический эксперимент» рассматриваются организация и результаты эксперимента по проблеме исследования. Педагогический эксперимент включал в себя три этапа: констатирующий, поисковый и обучающий. Организация и цели каждого этапа эксперимента представлены в таблице 1.

Для оценки результативности обучающего эксперимента студентам предлагалось выполнить контрольные задания. Приведем пример одного из семи вариантов заданий, которые отличаются друг от друга тем, что в них описаны различные физические явления.

1. Выделите, пожалуйста, из предложенных ситуаций те, которые наиболее подходят для проведения мотивационного этапа при изучении явления «Давление твердых тел». Обоснуйте свой выбор.

№	Ситуация	Обоснование выбора
1.	При одинаковой силе, действующей на режущие инструменты, острые режут, а тупые нет.
2.	Небольшую доску, в углы которой вбиты четыре гвоздя, помещают остриями вверх на песок. Сверху кладут гирю и наблюдают, что шляпки гвоздей незначительно вдавились в песок
3.	В жаркий летний день на асфальте остаются вмятины от обуви.
4.	По рыхлому снегу человек идет с большим трудом, глубоко проваливаясь при каждом шаге. Надев лыжи, он может идти, почти не проваливаясь в него.
5.	Зачем нужны подушки, матрасы, мягкие диваны, кресла и т.д.?
6.	Почему шины для грузовых машин делают значительно шире, чем для легковых?
7.	Трактор или танк может пройти по болотистой местности, а человек нет

Таблица 1

Этапы педагогического эксперимента

Этапы эксперимента	Участники	Число участников	Цели
Констатирующий 2002–2003 гг.	Студенты IV–V курсов, магистранты, учителя физики Астрахани, Москвы, Волгограда, Элисты	120 студентов, 10 магистрантов, 40 учителей физики	1. Проверить эффективность сложившихся подходов к обучению студентов деятельности по созданию у школьников познавательной потребности в изучении физических явлений. 2. Проанализировать деятельность учителя на мотивационном этапе урока изучения физического явления
Поисковый 2003–2004 гг.	Преподаватели методики обучения физики АГУ, магистранты АГУ, учителя физики школ г. Астрахани, студенты АГУ	3 преподавателя методики обучения физики, 10 магистрантов, 60 студентов, 5 учителей физики	1. Найти место и время в курсе «Теория и методика обучения физике» для подготовки студентов к деятельности по созданию у школьников познавательной потребности в изучении физических явлений. 2. Создать банк ситуаций, побуждающих учащихся к познавательной деятельности при изучении физических явлений. 3. Подготовить преподавателей методики обучения физики и учителей школ разного типа к проведению обучающего эксперимента
Обучающий 2004–2007 гг.	Студенты IV–V курсов АГУ, учителя физики школ г. Астрахани	180 студентов, 100 учителей физики	1. Обучить студентов и учителей деятельности по созданию ситуаций, вызывающих у школьников познавательную потребность в изучении физических явлений. 2. Обучить студентов и учителей деятельности по разработке и организации мотивационного этапа урока с применением ситуаций, вызывающих у школьников познавательную потребность в изучении физических явлений

2. Придумайте ситуацию, в которой у школьников возникла бы потребность в изучении реактивного движения.

Первое задание было предложено студентам с целью выяснить, научились ли они выбирать в соответствии с выделенными обобщенными ориентирами ситуации, в которых у учащихся возникает познавательная потребность изучить конкретное физическое явление. Второе задание, кроме того, преследовало цель установить, умеют ли обучаемые самостоятельно создавать такие ситуации. Полученные результаты представлены на диаграмме (рис.).

Рис. Результаты обучающего эксперимента

Если проверить сформированность у студента умения создавать ситуацию, вызывающую у школьников познавательную потребность, можно на занятиях по теории и методике обучения физике, то эффективность проведения студентом мотивационного этапа урока в студенческой группе, имитирующей деятельность учащихся, оценить невозможно. Это объясняется тем, что нельзя создать у сокурсников познавательную трудность, так как необходимые физические знания ими усвоены при изучении курса физики в школе и в вузе. Поэтому оценка сформированности у студента умения разрабатывать и организовывать мотивационный этап проводилась в период прохождения им педагогической практики в образовательных учреждениях разного типа: общеобразовательных школах, лицеях, гимназиях, колледжах.

Основным критерием эффективности разработанной методики является количество школьников, правильно сформулировавших на уроке те познавательные задачи, которые логически следуют из исходной ситуации, созданной учителем на мотивационном этапе урока. Было установлено, что при правильном подборе исходной ситуации 87 % учащихся формулируют именно те познавательные задачи, которые запланированы студентом при подготовке его к занятию.

Таким образом, в процессе эксперимента подтверждена правильность выдвинутой гипотезы исследования, что студенты – будущие учителя физики будут готовы к созданию у школьников познавательной потребности в изучении физических явлений, если в процессе обучения в вузе они научатся, опираясь на обобщенные ориентиры, разрабатывать ситуации, вызывающие познавательную потребность; овладеют деятельностью по организации мотивационного этапа на уроках.

Основные результаты исследования

В ходе решения поставленных задач получены следующие результаты:

1. Обоснована необходимость специальной профессиональной подготовки будущего учителя физики к деятельности по созданию у школьников познавательной потребности в изучении физических явлений.
2. Выделены обобщенные ориентиры, предъявляемые к ситуации, вызывающей у школьников познавательную потребность в изучении физических явлений; разработана система заданий, позволяющая обучить будущего учителя физики деятельности по созданию таких ситуаций.
3. Разработана методика обучения студентов деятельности по выбору и составлению ситуаций, вызывающих у школьников познавательную потребность в изучении физических явлений.
4. Разработанная методика обучения студентов деятельности по проведению мотивационного этапа урока изучения физического явления с применением ситуаций, вызывающих у школьников познавательную потребность, внедрена в практику работы преподавателей теории и методики обучения физике в Астраханском государственном университете и учителей школ г. Астрахани.
5. Результаты педагогического эксперимента показали, что у большинства студентов формируются умения создавать ситуации, побуждающие школьников к познавательной деятельности, и разрабатывать и организовывать мотивационный этап урока изучения физического явления.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

1. Развитие познавательных способностей учащихся в процессе выполнения экспериментальных исследований при изучении физических явлений / М. А. Фисенко, И. А. Крутова // Южно-Российский вестник геологии, географии и глобальной энергии. Гуманитарные науки – Астрахань: ИД «Астраханский университет», 2006. – № 8 (21). – С. 181–183 (0,3 п.л.).
2. Проблема создания у учащегося потребности к изучению физического явления / М. А. Фисенко, И. А. Крутова // Преподавание физики в высшей школе: научно-методический журнал. – М. : МПГУ, 2006. – № 33. – С. 48–50 (0,3 п.л.).
3. Содержание и методика проведения практикума по школьному физическому эксперименту / Г. П. Стефанова, М. А. Фисенко // Труды V Международной научно-методической конференции преподавателей вузов, ученых и специалистов. – Н. Новгород, 2004. – С. 439–440 (0,2 п.л.).
4. Проблема подготовки учителя к организации познавательной деятельности учащихся на уроках физики / М. А. Фисенко, И. А. Крутова // Высокие технологии в педагогическом процессе : тр. VI Междунар. науч.-методич. конф. преподавателей вузов, ученых и специалистов (21–22 апреля 2005 г.). – Н. Новгород: ВГИПА, 2005. – Т. 2. – С. 37–38 (0,3 п.л.).
5. Рейтинговая оценка сформированности профессиональных умений будущих учителей физики / М. А. Фисенко, И. А. Крутова // Традиции и инновации: проблемы качества образования : мат-лы Междунар. науч.-практич. конф. (9–11 ноября 2005 г.) : в 3 ч. – Чита : Изд-во ЗабГПУ, 2005. – Ч. 3. – С. 34–37 (0,4 п.л.).
6. Непрерывная оценка знаний и умений студентов в курсе «Теория и методика обучения физики» как стимул для овладения методами решения профессиональных задач / М. А. Фисенко, И. А. Крутова // Проблемы и перспективы развития непрерывного профессионального образования в эпоху социальных реформ : сб. науч. тр. третьей Междунар. заочной науч.-методич. конф. : в 2 ч.– Саратов : Научная книга, 2006. – Ч. 2. – С. 37–40 (0,4 п.л.).
7. Анализ различных подходов к проблеме создания потребности к изучению физических явлений / М. А. Фисенко, И. А. Крутова // Физическое образование: проблемы и перспективы развития : мат-лы 5 Междунар. конф. – М. : МПГУ, 2006. – С. 67–70 (0,4 п.л.).
8. Обучение студентов, будущих учителей физики, способам активизации познавательного интереса учащихся при изучении физических явлений / М. А. Фисенко, И. А. Крутова // Высокие технологии в педагогическом процессе : тр. VII Междунар. науч.-методич. конф. преподавателей вузов, ученых и специалистов (26–27 апреля 2006 г.). – Н. Новгород : ВГИПУ, 2006. – Т. 2. – С. 14–16 (0,3 п.л.).
9. Методика обучения студентов деятельности по созданию у учащихся познавательной потребности в изучении физических явлений / М.А. Фисенко, И. А. Крутова // Физические образование: проблемы и перспективы развития : мат-лы VI Междунар. науч.-методич. конф., посвященной 105-летию со дня рождения А. В. Перышкина: в 2 ч. – М. : МПГУ, 2007. – С. 59–61 (0,3 п.л.).
10. Обучение студентов созданию у учащихся мотивации к изучению физических явлений / М. А. Фисенко, И. А. Крутова // Основные направления совершенствования качества подготовки специалистов : сб науч. тр. IV Междунар. заочной науч.-методич. конф. : в 2 ч. – Саратов : ИЦ «Наука», 2007. – Ч. 2. – С. 95–97 (0,3 п.л.).
11. Способы создания у учащихся познавательной потребности в изучении физических явлений / М. А. Фисенко, И. А. Крутова // Фундаментальные и прикладные исследования в системе образования : сб. тр. V Междунар. науч.-практич. конф. (26 февраля 2007 г.). – Тамбов, 2007. – С. 539–542 (0,4 п.л.).
12. Формирование у будущего учителя физики умений, связанных с созданием у школьников потребности в изучении физических понятий / М. А. Фисенко, И. А. Крутова // Инновации в системе непрерывного профессионального образования : тр. VIII Междунар. науч.-методич. конф. преподавателей вузов, ученых и специалистов (28–29 марта 2007 г.) : в 2 т. – Н. Новгород : ВГИПУ, 2007. – Т. 2. – С. 27–29 (0,3 п.л.).
13. Роль и место мотивационного этапа в структуре урока «создания» учащимися понятий о физических явлениях / М. А. Фисенко, И. А. Крутова // Дидактико-методические аспекты современного урока : Всерос. науч.-практич. конф. (26–27 апреля 2007 г.). – Армавир, 2007. – С. 405-408 (0,3 п.л.).
14. Система демонстрационного эксперимента для исследования явлений, изучаемых в школьном курсе физики : методич. рекомендации / М. А. Фисенко, И. А. Крутова. – Астрахань : ИД «Астраханский университет», 2007. – 22 с. (1 п.л.).
15. Физический эксперимент как средство активизации познавательной деятельности учащихся / Г. П. Стефанова, М. А. Фисенко, И. А. Крутова // Инновационные технологии и средства обучения физике, химии, биологии : мат-лы Междунар. науч.-практич. конф. (12–13 апреля 2007 г.) / сост.: Е. В. Лазуткина, Н. М. Кармазина. – Астрахань : ИД «Астраханский университет», 2007. – С. 17–24 (0,5 п.л.).

---

^[1] Теория и методика обучения физике в школе: Общие вопросы: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / С.Е. Каменецкий, Н.С. Пурышева, Н.Е. Важеевская и др.; Под ред. С.Е. Каменецкого, Н.С. Пурышевой. М.: ИЦ «Академия», 2000. С. 67.