Обеспечение подготовки выпускников школы, владеющих стержневой содержательной линией физического образования – методами научного познания
статья по теме

Обеспечение подготовки выпускников школы, владеющих стержневой содержательной линией физического образования – методами научного познания

 В каждом ребёнке спит гений, творец. Работа учителя состоит    

                                в том,        чтобы разбудить этого Великого спящего.

ИМП 1. Сведения об авторе 

Ф.И.О. Николаев Владислав Николаевич

Образование: высшее, окончил Чувашский государственный университет , 1976 год

Место работы: муниципальное автономное образовательное учреждение «Детско-юношеский центр»,  г.  Салехард

Должность: педагог дополнительного образования

Педагогический стаж: 37 лет.

Награды: Почетное звание «Заслуженный учитель Российской Федерации»-2001г., Почетное звание «Заслуженный учитель Чувашской республики» - 1994г., Победитель конкурса на получение Гранта Губернатора – 2007г., Почетная грамота департамента образования ЯНАО-2008 г.

ИПМ 2. Условия формирования опыта

     Внедрение педагогом при преподавании физики в практическую деятельность специальной системы методов и приемов овладения учащимися научными методами познания должно обеспечит:

-    повышение качества образования,

• повышение уровня самостоятельности и познавательного интереса к предмету,

повышение способности вести элемент 

• повышение способности вести элементарную исследовательскую деятельность,
•  успешную самореализацию

        Анализ условий, в рамках которых существует школьная физика сегодня, высвечивает наиболее актуальные вопросы, стоящие перед физическим образованием:

1. Низкий методологический уровень преподавания одной из стержневых линий физического образования - методы научного познания.
2. Большой объем сложной информации, слабый интерес к предмету и, как следствие, неудовлетворительное качество знаний у большинства учащихся.
3. В традиционных учебниках не раскрываются пути физического познания.
4. Невладение сегодняшними выпускниками методами научного познания.

Отсюда возникают противоречия:

1. между востребованностью современного общества в выпускниках, способных осуществлять элементарную исследовательскую деятельность и отсутствием практики обучения  школьников методам научного познания;
2. между включением в обязательный минимум содержания образования стержневой линии -  методы научного познания и отсутствием специальной системы методов и приемов  их освоения учащимися.

Противоречия актуализируют значимость проблемы поиска путей и средств преподавания школьного курса физики на основе использования методов научного познания.

ИПМ 3. Теоретическая база опыта

Актуальность идеи становится очевидной, если учитывать, что проблема повышения методологического уровня преподавания физики решается уже на протяжении трех десятилетий. Так в работах А.В. Усовой с целью формирования у учащихся обобщенных познавательных умений разработаны отражающие логику научного познания планы изучения элементов физического знания: явлений, понятий, теорий. Должное внимание в ее работах уделяется формированию умений систематизировать, обобщать, классифицировать, давать определения, наблюдать, выполнять эксперименты. А.В. Усова  указывает на необходимость овладения учащимися такими общими методами научного познания, как абстрагирование, моделирование, принцип историзма, рекомендует показывать учащимся, как  введенное понятие становится средством познания нового. Существенный вклад в решение данного вопроса вносят труды В.Ф. Кондратьева, Л.В. Тарасова, Д.Ш. Шодиева и других.

Теоретической и методологической основой создания методики обучения учащихся методам научного познания являются процесс научного познания, содержание базисной  науки – физики и основные достижения психологии, педагогики и методики преподавания.

Гносеологический аспект проблемы дает методологическую основу для определения методов научного познания, используемых при изучении физики.

Психологический и педагогический аспекты  определяют педагогическую необходимость и психологическую основу обучения учащихся методам научного познания.

Методический аспект определяет пути овладения учащимися методами научного познания в качестве методов обучения.

     За основу создания методики обучения учащихся методам научного познания на материале «предмета физика» была взята теория поэтапного формирования умственных действий П.Я. Гальперина и Ф.Н. Талызиной. Основу этой теории составляет структура и этапы формирования отдельного действия. В данных исследованиях решающая роль в формировании действия отводится так называемой ориентировочной основе, другими словами - общим схемам или планам выполнения действий. Психологи отмечают, что количество элементов в плане (схеме) влияет на прочность его запоминания в целом. Оптимальным является планирование, состоящее из 5 – 7 элементов. Такие планы (схемы) легко запоминаются и усваиваются учащимися, следовательно, могут быть применены ими самостоятельно.

При поэтапном формировании действия важны не только теоретические знания, но и практические операции. Здесь важно отметить, что знания о действии  формируются без предварительного заучивания, (оно усваивается путем непроизвольного запоминания – в действии) в процессе применения к решению познавательных задач.

Для закрепления нового действия или следующего этапа служат тренировки и упражнения, система многократных повторений выполнения действия.

Таким образом, обучение действиям включает в себя ряд этапов:

1. ознакомление учащихся с действиями;
2. упражнения в применении этого действия на различном учебном материале;
3. использование этого действия при решении новых задач, т.е. осуществление переноса знаний о действии на неизученные объекты.

При разработке методики обучения учащихся методам научного познания, я исходил из положений, выработанных на основе психологических и дидактических принципов:

• В процессе изучения нового материала знакомить учащихся с методами, учитывая их рядоположенность и соблюдая дидактические принципы наглядности, и доступности.
• Обучение методам необходимо проводить систематически, из урока в урок, учитывая возможности и особенности содержания учебного материала, соблюдая принципы последовательности и преемственности в обучении.
• Овладение учащимися методами осуществлять на основе выполнения ими последовательности действий, составляющих тот или иной метод, то есть на основе принципа модульности.
• Предоставлять учащимся возможность посильного и доступного  обучения методам в процессе самостоятельной деятельности.
• Методы обучения школьников методам научного познания не должны существенно отличаться от методов обучения основам физики. Только во взаимосвязи методов находится основа успешного овладения ими.
• Осуществлять обучение учащихся методам научного познания на основе личностно – деятельностного подхода.

Обучать на конкретном учебном материале, привязанном к обязательному  минимуму образования по физике, учитывая ступени обучения физике: первая ступень (7 –9классы) - наблюдение, описание, выдвижение гипотез, измерение, вывод следствий, эксперимент, вывод физических закономерностей;

     вторая ступень (10 – 11классы) – моделирование, формулировка гипотезы

    (модели), мысленный эксперимент, экспериментальная проверка фактов,

     идеализация, уточнение и развитие гипотезы.

1. Выдерживать при обучении учащихся методам научного познания

      определенную последовательность:

• сначала необходимо раскрыть значение метода в науке и познавательной деятельности,

-    затем обучить учащихся, как отдельным действиям метода, так и самому методу

-     и только потом переходить к выполнению исследовательских и

      творческих заданий.

ИПМ 4. Актуальность опыта

Определяется развитием высокого уровня мотивации к учебной деятельности, активизации познавательных интересов учащихся, что становится возможным при разрешении возникающих противоречий, создании проблемных ситуаций на уроке. В преодолении посильных трудностей у учащихся возникает постоянная потребность в овладении новыми знаниями, новыми способами действий, умениями и навыками.

ИПМ 5. Сущность опыта

За основу построения методики обучения учащихся методам научного познания мною принята система, состоящая из трех этапов.

Первый этап - вступительная беседа, в ходе которой раскрываю перед учащимися конечную цель и условия ее достижения, указываю на практическое применение и значение методов познания в науке. Показываю применение методов на конкретном материале для получения физического знания. На этом же этапе знакомлю учащихся с последовательностью выполнения действий, из которых состоит метод познания.  В каждом конкретном случае вывешиваю плакат, на котором в виде плана – предписания записан алгоритм действий. Такой плакат несет в себе наглядную информацию. Для закрепления знаний о действиях, составляющих метод, и последовательности их выполнения учащиеся записывают предложенный план в тетрадь. Результат деятельности ученика на первом этапе обучения – это усвоение знаний о значении и применении метода науки, порядка действий, из которых он состоит.

Основной задачей второго этапа является  сознательное  руководство пунктами плана при применении метода познания. Обучение учащихся на этом этапе осуществляется с помощью системы упражнений по выработке умений выполнять последовательность действий, составляющих метод. Предлагаемые учащимся задания несут двойную нагрузку: способствуют усвоению состава действий того или иного метода и одновременно усвоению программных знаний.

На заключительном этапе обучения учащиеся применяют методы познания для самостоятельного получения знаний при изучении нового материала, для решения познавательных и экспериментальных задач, заданий исследовательского характера, способствующих переносу знаний на неизученные объекты.

ИПМ 6. Адресуемость опыта

Проблема активности учащихся на уроках физики, их интереса к предмету уже давно стала весьма актуальной, так как качество знаний школьников резко ухудшилось. Опыт педагогов показывает, что некоторые методы обучения устарели и не могут удовлетворить требования современного общества.

Особенностью обучения физики и является комплексное взаимодействие множества факторов, относящихся к различным областям науки, что придает привлекательность изучаемому материалу и в то же время делает организацию учебного процесса очень сложной и многообразной. Поэтому у учителя возникает необходимость найти такой подход, который обеспечил бы эффективное использование учебного времени и плодотворную работу на уроке.

ИПМ 7. Трудоемкость опыта

     Внедрение данной методики требует больших затрат времени  для предварительного анализа содержания того учебника, по которому ведется преподавание, чтобы ясно представлять себе, в каких именно его разделах содержится материал, раскрывающий логику научного познания.

Возможность внедрения опыта.

Каждый учитель может творчески использовать предложенную методику в зависимости от своих возможностей и способностей, уровня подготовленности учащихся и особенностей содержания преподаваемого курса.

   Применение концептуальной идеи поднимает новые проблемы, требующие решения:

1.        Скорейшее обеспечение всех школьников современными учебниками, содержащими  стержневую линию – методы научного познания.

2.        Необходимость использования данной методики учителями смежных дисциплин с целью формирования единого подхода к изучению окружающего мира.

ИПМ 8. Технология опыта

Алгоритмизация внедрения основных методов научного познания через предложенный план последовательности действий, составляющих методы научного познания.

1.    Эмпирические методы изучения в школе.

Наблюдение.

1. Выделить для наблюдения объект (процесс, явление, тело).
2. Сформулировать цель наблюдения.
3. Выбрать или создать условия для наблюдения.
4. Провести наблюдения.
5. Сделать выводы в соответствии с поставленной целью.

Описание

(физические явления или процессы).

1.        Провести наблюдение за явлением или процессом.

2.        Выделить основные признаки явления или процесса.

3.        Определить условия, при которых происходят явление или процесс.

4.        Составить рассказ об явлении или процессе.

Описание

(физического опыта).

1. Сформулировать цель опыта.
2. Перечислить приборы и материалы, необходимые для его проведения.
3. Указать порядок проведения опыта.
4. Описать процесс или явление, наблюдаемые в ходе опыта.
5. Составить рассказ о ходе проведенного опыта.
6. Выделить результат опыта.

Измерение.

1. Определить физическую величину для измерения.
2. Выбрать единицу ее измерения.
3. Выбрать способ измерения данной физической величины (прямой или косвенный).
4. Выбрать приборы для измерения.
5. Снять показания приборов.
6. Оформить результаты измерений (математически).

Эксперимент.

1. Выявить проблему, на основе предложенных фактов.
2. Предложить гипотезу, для ее разрешения.
3. Сформулировать цель исследования.
4. Отобрать необходимые для проведения эксперимента приборы и материалы.
5. Составить план проведения эксперимента.
6. Провести его согласно плану.
7. Записать вывод по результатам проведенного эксперимента, в соответствии с поставленной целью и предложенной гипотезой.

2.        Теоретические методы изучения физики в школе.

Моделирование.

1. Сформулировать задачу исследования.
2. Предложить (создать) модель.
3. Исследовать предложенную модель.
4. Перенести полученную информацию на реальный изучаемый объект.

Идеализация.

1. Выделить объект исследования (идеализации).
2. Отделить основные свойства объекта от второстепенных.
3. Описать полученный идеализированный объект.
4. Использовать полученную идеализацию при изучении реального объекта.
5. Перенести полученные знания на исследуемый объект.

Мысленный эксперимент.

1. Выявить проблему.
2. Поставить цель исследования.
3. Выбрать из имеющихся или идеальную создать модель.
4. Осуществить мысленный эксперимент (мысленно  совершить действия, которые производятся с идеальной моделью).
5. Сформулировать выводы.

Методы научного познания второй ступени обучения

Как показывают исследования психологов, теоретические методы познания в обучении можно использовать только на уровне 10 – 11 классов, т.е. второй ступени обучения.

Основная цель курса первой ступени – понять физику явлений природы, делая упор на эмпирический (чувственный) уровень познания. Основными научными методами познания, которого являются: наблюдение, описание, измерение, эксперимент.

Данные методы учебного познания являются базовыми для перехода на следующую ступень обучения физике  - теоретический уровень, который требует использования таких методов, как модель и моделирование (методы принципов и модельных гипотез), идеализацию и мысленного эксперимента с ними. Данные ступени научного познания позволяют школьникам более осознанно подходить к изучению фундаментальных физических теорий.

Физическая теория.

Все физические теории построены либо по методу принципов, либо по методу модельной гипотезы.

Как выглядят физические теории, построенные по методу принципов? В основу их кладутся два-три положения, которые получены путем накопления и обобщения большого числа экспериментальных фактов. Они и составляют основы или принципы теории. Все другие экспериментальные факты объясняются или предсказываются в ходе теоретических построений (логичных рассуждений), опирающихся на эти принципы. Так построена классическая механика. В ее основе лежат законы динамики Ньютона, которые достаточны для объяснения и предсказания любого механического явления. Однако для формулировки самих законов с входящими в них физическими величинами массы, силы, ускорения, необходимо опираться на математические модели – формулы, которые появляются в учебном процессе опять же благодаря каким – либо методам научного познания (смотри выше). Итак, если принципы выделены, то к  развитию теории могут подключиться сразу несколько ученых; на основе данных принципов теоретически выводятся новые, ранее неизвестные закономерности, которые стремятся подтвердить экспериментально или, наоборот, указываются новые явления и факты, которые также можно объяснить с помощью этих принципов. Так теория дает объяснение все большему кругу явлений и доказывает свою истинность.

ИПМ 9. Результативность опыта

На сегодняшний день познавательное развитие является наиболее перспективным. Дело в том, что с развитием рыночных отношений все структуры общества в той или иной мере переходят с режима функционирования на режим развития. Движущей силой любого развития является преодоление соответствующих противоречий. А преодоление этих противоречий всегда связано с определенными способностями, которые в психологии принято называть рефлексивными способностями. Они предполагают умение адекватно оценить ситуацию, выявить причины возникновения трудностей и проблем в деятельности (профессиональной, личностной), а также спланировать и осуществить специальную деятельность по преодолению этих трудностей (противоречий).

Наряду с традиционными методами: лекции, семинары, практические работы, экскурсии, беседы, наблюдения, постановка и проведение экспериментов преподаватель гибко необходимо сочетание фронтальных, групповых и индивидуальных видов деятельности с использованием анимации, виртуальных лабораторных работ, демонстраций, опытов. Применение решений проблемных (учебных) задач, визуализацию, методы аналогий и ассоциации, творческие и учебно-исследовательские проекты, различные методы тестирования как педагогическую систему контроля и обобщения достигнутых результатов на разных уровнях развития личности. Таким образом, оптимальный отбор методов и приемов позволяет учащимся творчески овладевать знаниями и реализовывать креативные идеи. Указанная выше организация образовательного процесса способствует не только лучшему усвоению учебного материала, но и личностному росту обучающихся (проявлению личностных качеств, творческих способностей, стремления к знаниям, сотрудничеству в достижении цели, активизации мышления, социальной активности).

          Обмен и распространение опыта.

Региональный  уровень

      В  марте 2007  года выступал в рамках работы курсов повышения квалификации учителей физики по теме «Решение задач по физике олимпиадного уровня»

   В марте 2007 и 2011года проводил мастер-класс для учителей физики - слушателей курсов повышения квалификации в ЯНОИПКРО по теме  «Анализ задач ЕГЭ уровня С».

                          Федеральный уровень

      В июне 2011 год принимал участие на Всероссийском съезде физики и выступил сообщением «Каждому учителю – современное рабочее место, оснащенное мультимедийными и компьютерными технологиями».

Научно-исследовательские работы

     Федеральный уровень

В 2007 году его 2 ученика стали лауреатами Всероссийской научной конференции «Национальное достояние России».

В 2011 году ученик получил Гран-при  Международной научной  конференции школьников  «XXI САХАРОВСКИЕ ЧТЕНИЯ» (г. С-Петербург).

                                       Олимпиады

 Региональный уровень

2007–2008учебный год региональная олимпиада по физике (участники – 5,победитель-1 призер – 3).

2008–2009 учебный год региональная олимпиада по физике (участники – 2, призер – 1).

2010–2011 учебный год региональная олимпиада по физике (участник – 2, победитель – 1, призер – 1).

2011-2012 учебный год (участник – 3,  призер – 2).

Федеральный уровень

2007–2008 учебный год Всероссийская олимпиада школьников по физике (участник-2)