автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Формирование системы методологических знаний при обучении физике в средней школе

Автореферат диссертации по теме "Формирование системы методологических знаний при обучении физике в средней школе"

На правах рукописи

Кочергина Нина Васильевна

ФОРМИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ МЕТОДОЛОГИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ ПРИ ОБУЧЕНИИ ФИЗИКЕ В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ

13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания (физика)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора педагогических наук

Москва-2003

Работа выполнена на кафедре теории и методики физического факультета Московского педагогического университета

обучения физике государственного

Научный консультант:

доктор педагогических наук, профессор Пурышева Наталия Сергеевна

Официальные оппоненты:

Доктор педагогических наук, профессор Самойленко Петр Иванович Доктор философских наук, профессор Князев Виктор Николаевич Доктор педагогических наук, доцент Коржуев Андрей Вячеславович

Ведущая организация: Институт общего среднего образования РАО

на заседании Диссертационного совета Д. 212.154.05 при Московском педагогическом государственном университете по адресу: 119435, Москва, ул. М. Пироговская, д. 29, ауд. 30.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского педагогического государственного университета по адресу: 119992, Москва, ул. М. Пироговская, д. 1.

Автореферат разослан «_ Г-» т 2003 года

Защита состоится

•/¿Г о

2003 года в

часов

Ученый секретарь диссертационного совета

— Г>о/ Общая характеристика исследования

» ' ^Формирование современной личности, способной к саморазвитию, к самостоятельному принятию решений в условиях постоянно изменяющегося мира, требует уточнения содержания образовательных задач и комплексного их решения. Современная система образовательных задач изложена в концепции профильного обучения общеобразовательной средней школы. Основная идея обновления старшей ступени общего образования состоит в том, чтобы оно стало более индивидуализированным, функциональным и эффективным. Это предполагает в процессе обучения конкретным учебным дисциплинам, в том числе физике, формирование научного мировоззрения и мышления школьников, выработку у них глубоких, прочных и осознанных знаний, обобщенных учебных умений, а также воспитание социально и индивидуально значимых качеств личности. В процессе решения указанных выше задач применяются методологические знания, под которыми в самом общем смысле понимают знания о структуре и организации научного познания.

В проекте стандарта физического образования РФ указывается на необходимость усвоения учащимися средней (полной) общеобразовательной школы методологических знаний и умений. Среди них в первую очередь называются гносеологические понятия и методы (гипотеза, закон, теория, экспериментальный метод, теоретический метод и др.) и понятия и методы методологии физики (физическая теория, физическая картина мира и др.).

В дидактике и методике обучения физике к настоящему времени выделились два подхода, связанные с пониманием значения и места методологических знаний в процессе обучения школьным дисциплинам, в частности физике. В рамках первого подхода методологические знания понимают как средства обучения физике. Они используются для формирования у учащихся системных физических знаний и обобщенных учебных умений. В рамках второго подхода методологические знания понимают как элементы содержания образования, которые усваиваются школьниками в процессе обучения физике. Формирование у учащихся методологических знаний приводит к развитию у них научного мировоззрения, мышления и прочих аспектов, характеризующих человека как личность. Однако методика формирования методологических знаний у школьников в процессе обучения физике, одновременно учитывающая их как содержание и как средство обучения, не разработана.

Другая проблема связана с выделением видов методологических знаний, необходимых для усвоения учащимися. Большинство из имеющихся в теории и практике обучения физике методик формирования и развития мировоззрения (диалектико-материалистического, научного и др.), мышления (диалектическо-

го, логического, естественнонаучного, теоретическрг-о, ФВДЙ^ЩИИИ

| БИБЛИОТЕКА I С. Петербург, ?; оэ *ю5

), по-1

знавательных способностей и т.п. связаны с усвоением школьниками методологических знаний определенного вида.

Формирование у школьников знаний о диалектическом методе при обучении физике исследовалось в работах A.B. Усовой и Н.В. Шароновой; формирование знаний и правил методологии логики - в работах В.А. Завьялова, В.И. Решановой, A.B. Усовой; формирование знаний методологического аспекта гносеологии - в исследованиях Н.Е. Важеевской, С.Е. Каменецкого, В.Г. Разумовского, H.A. Солодухина, и др. Ряд исследований посвящен отражению в процессе обучения физике идей общеметодологических направлений, главным образом, системного и вероятностного подходов (С.И. Десненко, Н.С. Пурышева, ЛЛ. Тарасов и др.). Целая плеяда ученых занималась методикой формирования у школьников знаний методологии физики (В.Ф. Ефименко, И.С. Карасова, В.В. Мултановский, Н.С. Пурышева, JI.C. Хижнякова и др.).

Более сорока лет назад поставлена проблема выделения системы методологических знаний, которую необходимо усвоить всем учащимся. На общедидактическом уровне эта проблема решалась ЛЛ. Зориной, на частнометодиче-ском уровне - Г.М. Голиным, В.Ф. Ефименко, В.В. Мултановским и др. Созданные этими авторами подходы и методики, во-первых, не учитывают структуру научного методологического знания, представленную философским, общенаучным и частнонаучным уровнями, во-вторых, не соответствуют современному состоянию упомянутого знания, т.к. были созданы в 70-80 годах прошлого века. Следовательно, можно утверждать, что в рамках школьного курса физики современная система методологических знаний не разработана.

Методологические знания вводятся в учебно-воспитательный процесс с помощью разных форм включения, а именно: через структуру и организацию учебного материала, через познавательную и поисковую деятельность учащихся (ЛЛ. Зорина, В.В. Краевский, И.Я. Лернер). На частнометодическом уровне возникли идеи включения методологических знаний в процесс обучения физике через историко-научные и оценочные знания (P.A. Аканова, В.Н. Мощан-ский, Р.Н. Щербаков и др.). Наряду с указанными выше знаниями существует целый комплекс вспомогательных знаний, усвоение которых связано с процессом воспитания учащихся. Возможности применения методологических знаний для включения политологических, социологических и других вспомогательных знаний, необходимых для гражданского воспитания современной личности, в процесс обучения физике не исследованы. Не реализованы возможности поиска новых форм включения методологических знаний в процесс обучения школьным дисциплинам.

В концепции профильного обучения общеобразовательной школы выделяют четыре основных профиля обучения (естественно-математический, гума-

янтарный, социально-экономический и технологический). В каждом из них учебный предмет «физика» выполняет свою образовательную цель. В классах естественно-математического и технологического профилей физика входит в состав профильных общеобразовательных предметов и изучается углубленно. В классах гуманитарного и социально-экономического профилей этот учебный предмет включается в рамках естествознания в состав базовых общеобразовательных предметов. Аналогично обстоит дело с местом физики в непрофильных школах и классах. В данном случае изучение физики в старшей школе имеет цель формирования у учащихся научного мировоззрения в аспекте понимания ими природных явлений.

Итак, процесс обучения физике в профильной школе характеризуется спецификой образовательных целей для классов разных профилей. Это проявляется, например в том, что у учащихся конкретного профиля в процессе обучения физике необходимо развивать специальные способности, специфическое мышление и т.п. Следовательно, школьники должны усвоить либо разные системы методологических знаний, либо одну и ту же систему, но на разных уровнях. Однако методологические знания и уровни их сформированности для классов существующих профилей обучения не выделены, не разработаны методики их формирования у учащихся.

Таким образом, существуют следующие противоречия:

- между необходимостью создания системы методологических знаний для школьного курса физики, отражающей современное состояние научного методологического знания с учетом всех его уровней, и отсутствием такой системы;

- между необходимостью разработки методики формирования у учащихся системы методологических знаний с учетом их места в содержательном и процессуальном блоках учебного предмета физики и отсутствием такой методики;

- между объективной связью усвоения методологических знаний с задачами обучения, воспитания и развития в процессе обучения физике и отсутствием методики формирования системы методологических знаний, позволяющей реализовать комплексное решение указанных выше задач;

- между спецификой образовательных целей в условиях профильного обучения школьников физике и отсутствием методики формирования системы методологических знаний, учитывающей эту специфику.

Приведенные выше противоречия обосновывают актуальность исследования.

Из актуальности исследования вытекает проблема создания системы методологических знаний и разработки методики ее формирования у школьников

в целях эффективного решения образовательных задач в условиях профильного обучения физике.

Объект исследования: процесс обучения физике в средней школе.

Предмет исследования: теория и методика формирования системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике в средней школе.

Цель исследования состоит в том, чтобы обосновать и разработать концепцию методики формирования у учащихся системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике, представляющую собой теоретические положения, позволяющие сконструировать систему методологических знаний для школьного курса физики и разработать методику процесса усвоения этой системы знаний учащимися профильной школы. '

При разработке гипотезы исследования применялись результаты дидактических исследований, посвященных теории содержания общего среднего образования (В.В. Краевский, B.C. Леднев, И.Я. Лернер, М.Н. Скаткин), теории учебного предмета (И.К. Журавлев, Л.Я. Зорина, И.И. Логвинов), теории процесса обучения (С.И. Архангельский, В.В. Краевский, И .Я. Лернер), а также исследования по теории личностно-ориентированного образования (H.A. Алексеев, Е.В. Бондаревская, В.И. Данильчук, В.В. Сериков и др.) и теории проблемного обучения (Л.Я. Лернер, А.М. Матюшкин, М.И. Махмутов и др.). В диссертации учитывались результаты работ по проблемам социализации (Б.М. Бим-Бад, В.Н. Лавриненко, A.C. Панарин, A.B. Петровский и др.), гуманитаризации (Г.А. Бордовский, Л.А. Бордонская, В.И. Данильчук, Т.М. Елкано-ва и др.) и дифференциации образования (Н.С. Пурышева, Е.С. Рабунский, И. Унт и др. ). Кроме того, применялись дидактические исследования, связанные с формированием у учащихся системных предметных знаний и обобщенных учебных умений (Л.Я. Зорина, А.Н. Крутский, Л.М. Перминова и др.).

Теоретическую основу исследования составляют результаты философских работ (П.В. Алексеев, А.Д. Гетманова, В.А. Канке, А.Л. Микешина, A.B. Панин, Д.Д. Рачинский, А.Г. Спиркин и др.), а также исследований по общенаучной методологии (В.И. Аршинов, И.В. Блауберг, В.Г. Буданов, М.Ф. Веденов, Е. Вигнер, E.H. Князева, И.Б. Новик, И. Пригожин, Ю.В. Сачков, Г.П. Щедровицкий, Г. Хакен, Э.Г. Юдин и др.), методологии естествознания (В.А. Асеев, Л.Б. Баженов, С.И. Вавилов, С.Б. Крымский, В.И. Кузнецов и др.) и методологии физики (O.E. Баксанский, B.C. Готт, А.И. Донцов, В.Н. Князев, А.И. Наумов, B.C. Степин), в том числе работы ученых-физиков (Н. Бор, М. Борн, Ю.С. Владимиров, С.П. Капица, С.П. Курдюмов и др.).

В диссертации учитывались результаты психологических работ по проблемам реализации деятельностного подхода в обучении (П.Я. Гальперин,

В.В. Давыдов, А.Н. Леонтьев, Н.Ф. Талызина и др.), формирования мышления (Г.А. Берулава, A.B. Викулов, B.C. Шубинский и др.) и воспитания школьников (Б.Т. Лихачев, A.B. Петровский, И.П. Подласый, В.А. Сластенин и др.).

В исследовании применялись результаты работ по теории и методике обучения физике, связанные с построением содержания школьного курса физики (Г.М. Голин, В.А. Извозчиков, A.B. Перышкин, Н.С. Пурышева, В.Г. Разумовский, H.A. Родина), с осуществлением профильного подхода при обучении физике (Г.Я. Мякишев, A.A. Пинский, H.A. Пурышева, Л.С. Хижнякова, Б.М. Яворский).

Важный вклад в исследование составили работы по формированию у школьников определенных методологических знаний (П.И. Афанасьев, Н.Е. Важеевская, С.Е. Каменецкий, И.С. Карасова, В.А. Любичанковский, H.A. Солодухин, Н.П. Семыкин и др.) и системы методологических знаний (Г.М. Голин, В.Ф. Ефименко, Л.Я. Зорина, В.В. Мултановский), по развитию мышления (Л. Кюнбергер, В.И. Решанова, A.B. Усова и др.) и мировоззрения (В.Н. Мощанский, A.B. Усова, Н.В. Шаронова и др.) учащихся, а также по воспитанию школьников при обучении физике (P.A. Аканова, В.В. Завьялов, Л.П. Свитков, A.B. Усова, Р.Н. Щербаков и др.).

В основу исследования положена гипотеза: Если при обучении физике формировать у школьников систему методологических знаний, построенную на основе требований к отбору содержания образования с учетом трех уровней научного методологического знания в его современном состоянии, применяя при этом методику, учитывающую значение методологических знаний как содержания и средства обучения (и воспитания), а также специфику целей обучения физике школьников классов разных профилей, то можно добиться комплексного решения образовательных задач в условиях профильного обучения физике, что диагностируется по усвоению учащимися системных физических знаний и обобщенных экспериментальных умений, а также по усвоению ими системных методологических знаний и методологических умений.

Цель и гипотеза исследования определили следующие задачи:

1. Уточнить содержание понятия «методологические знания», выяснить значение, место и функции этих знаний в содержании образования на уровнях учебного предмета и процесса обучения (и воспитания).

2. Выявить состояние проблемы формирования у учащихся методологических знаний, в теории и практике обучения физике.

3. Разработать концепцию методики формирования системы методологических знаний при обучении физике в профильной школе. Для этого:

- на основе современного состояния научного методологического знания и специфики учебного предмета физики выделить структуру и содержание сис-

темы методологических знаний для школьного курса физики и обосновать ее с точки зрения системного подхода;

- на основе дидактического подхода к конструированию содержания образования выяснить представленность методологических знаний во всех составляющих отбора содержания образования физике (источниках, факторах, дидактических принципах и основаниях) и выявить формы включения методологических знаний в содержание процесса обучения (и воспитания) физике;

- выделить и обосновать методы формирования основных видов методологических знаний (понятий и категорий, законов и принципов, методов и подходов, теорий и картин мира);

- с учетом общих и специальных целей обучения физике школьников классов разных профилей выделить и обосновать уровни сформированное™ у них системы методологических знаний в зависимости от степени системности и глубины усвоения этих знаний.

4. Разработать методику формирования системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике, представляющую собой практический вариант реализации методических основ концепции. Для этого:

- сформулировать основные положения методики в виде этапов деятельности учителя по выработке у учащихся системы методологических знаний;

- исходя из анализа возможностей школьного курса физики разработать программы методологических знаний для каждого раздела упомянутого курса, указав в них место обобщения знаний в рамках блоков, подсистем и системы в целом;

- разработать учебные материалы, позволяющие реализовать методику формирования системы методологических знаний при обучении физике в профильной школе (обобщенные планы деятельности учащихся, задания методологического характера, тесты для диагностики сформированности знаний).

5. Подготовить и провести педагогический эксперимент с целью проверки гипотезы исследования в классах гуманитарного и физико-математического профилей.

В ходе исследования использовались следующие методы н виды деятельности:

1) теоретические - изучение и анализ отечественной и зарубежной научной литературы по проблемам философии, научной методологии, теории содержания образования, теории процесса обучения, психологии, теории и методике обучения физике; изучение и анализ нормативных документов, регламентирующих процесс физического образования в средней школе; комплекс общенаучных методов исследования проблем обучения (и воспитания) в общеобра-

, зовательной средней школе (системный, кибернетический и синергетический подходы);

2) практические - наблюдение, анкетирование, интервьюирование, беседа, экспертная оценка, опытное преподавание, лабораторный эксперимент, метод статистики критерия знаков.

Исследование проводилось в течение 12 лет с 1992 по 2003 г', включительно и осуществлялось в три этапа (1 этап - 1992-1995 гг.; второй этап: 19961998 гг. и третий этап: 1998-2003 гг.). В течение указанных выше периодов работа осуществлялась в разных направлениях:

- на первом этапе исследования выяснялось состояние проблемы формирования методологических знаний в процессе обучения (и воспитания)' физике, разрабатывались методические рекомендации для учителей с целью выработки у учащихся знаний и умений в составе методологического аспекта гносеологаи; выяснялись психологические особенности учащихся классов гуманитарного и физико-математического профилей и разрабатывались дидактические материалы по формированию у учащихся деятельности, адекватной эмпирической составляющей цикла научного.познания, с учетом специфики профилей; проводились спецкурсы для студентов по проблемам формирования методологических умений в составе цикла научного познания;

- на втором этапе исследования выяснялись значение и место методологических знаний в структуре учебного предмета, выявлялись функции этих знаний и их связи с другими вспомогательными знаниями; анализировалась литература по философии и методологии науки с целью выяснения систематизации научного методологического знания; изучался подход к конструированию содержания образования в средней школе, на основе которого разрабатывалась'' система методологических знаний в рамках школьного курса физики; проводились спецкурсы для студентов по проблемам использования вспомогательных знаний при обучении физике в средней школе;

- на третьем этапе исследования формулировались основные положения концепции методики формирования системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике; разрабатывалась методика формирования системы методологических знаний; проверялась эффективность этой методики в процессе обучения физике школьников гуманитарного и физико-математического профилей. Проводились спецкурсы для студентов по проблеме формирования системы методологических знаний в процессе обучения физике в средней общеобразовательной школе. Все вышеизложенное отражено в виде монографии, учебного пособия и серии статей и тезисов.

На всех этапах исследования материалы проходили опытную проверку и внедрение. На заключительном этапе проверялись гипотеза исследования и концепция.

Научную новизну исследования составляют:

1. Уточненные в рамках методики обучения физике понятия «методологические знания» и «системные методологические знания». Методологические знания - это понятия и категории, законы и принципы, методы и подходы, теории и картины мира, реализующие процесс познания (и мышления) на философском, общенаучном и частнонаучном уровнях. Системные методологические знания характеризуются усвоением учащимися статуса каждого элемента знаний (понятие, закон, теория и т.п.), его содержания и места в системе методологических знаний.

2. Система методологических знаний для школьного курса физики, включающая три уровня научного методологического знания (всеобщий - философский, общенаучный и частнонаучный), пять соответствующих упомянутым уровням подсистем (диалектического метода, методологии логики, методологии гносеологии, общенаучной методологии и методологии физики), а также 14 блоков в составе подсистем. Блоки выделены в соответствии с основными принципами, идеями и подходами в рамках каждой подсистемы методологических знаний. В системе представлены содержательные (знаниевые) и процессуальные (операциональные) компоненты.

3. Уточненные и новая формы включения вспомогательных знаний в учебно-воспитательный процесс. Получила развитие форма включения вспомогательных знаний (политологических и социологических) в процесс обучения физике через методологические знания, показана их связь с гражданским воспитанием. Предложена новая форма включения методологических знаний в процесс обучения физике: через структуру процесса обучения, который в рамках синергетического подхода является самоорганизующейся системой.

4. Методы формирования методологических знаний, которые образуют три группы: методы введения конкретного методологического знания в процесс обучения, методы обобщения и методы контроля сформированное™. Выделенные и обоснованные схемы обобщения, благодаря которым осуществляется переход от более низкого уровня методологического знания к более высокому и достигается такое качество методологических знаний, как системность. Наряду с обобщением физических знаний в рамках физических понятий, законов, теорий и картин мира, предложено обобщение в рамках отдельных элементов структуры методологических знаний (блока, подсистемы, системы).

5. Уровни сформированное™ системы методологических знаний, выделенные и обоснованные с учетом общих и специальных целей обучения физике

школьников классов разных профилей. Указанные уровни дифференцируются в зависимости от глубины усвоения (узнавание, воспроизведение, применение) и степени системности (в рамках блока, подсистемы, системы).

6. Концепция методики формирования системы методологических знаний у учащихся в условиях профильного обучении физике, разработанная на основе современного подхода к построению содержания образования с учетом Значения, места и функций методологических знаний в процессе обучения, состоящая из трех блоков: основания, ядра и приложения. Основание концепции образуют источники, факторы и критерии отбора содержания общего среднего и физического образования, а также дидактические и частнометодические принципы конструирования последнего. Ядро концепции включает теоретические основы построения системы методологических знаний для школьного курса физики и методические основы формирования у школьников системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике. Приложения концепции образует методика формирования системы методологических знаний у учащихся в условиях профильного обучения физике.

7. Методика формирования системы методологических знаний, созданная с опорой на методические основы упомянутой концепции, включающая этапы деятельности учителя по формированию системы методологических знаний, программы этих знаний для всех разделов школьного курса физики и дидактические материалы для учащихся (обобщенные планы деятельности учащихся, задания методологического характера, тесты для диагностики и контроля сформированное™ методологических знаний).

Теоретическая значимость исследования заключается в том, что в исследовании получили развитие общедидактические и частнометодические идеи формирования у учащихся системных физических и системных методологических знаний, которые отражены в концепции методики формирования системы методологических знаний у учащихся в условиях профильного обучения физике. Основным направлением развития этих идей является одновременное использование методологических знаний трех уровней научной методологии в качестве содержания и средства обучения физике для комплексного решения образовательных задач в профильном обучении.

Концептуальные положения:

1. Цель формирования системы методологических знаний: выработка у учащихся системных знаний по физике, системных методологических знаний и методологических умений (базы научного мышления и мировоззрения).

2. Методологические знания являются одновременно содержанием и средством обучения физике. Это позволяет реализовать их основные функции, а именно: обеспечить, с одной стороны, комплексное решение задач обучения,

воспитания и развития, с другой - объяснение и систематизацию физических знаний. Названные функции отражают значение методологических знаний в образовании учащихся и их роль в научном познании, соответственно.

3. Методологические знания входят в содержание обучения физике в виде системы, структура которой выделена с учетом, во-первых, уровней научного методологического знания (философского, общенаучного, частнонаучного) в их современном состоянии; во-вторых, подсистем в рамках каждого уровня (диалектического метода, методологии гносеологии, методологии логики, общенаучной методологии и методологии физики); в-третьих, блоков внутри подсистем. Объединение в блоки осуществляется в соответствии с ведущими в подсистеме принципами, идеями, подходами и т.п.

4. Методологические знания включаются в учебно-воспитательный процесс в пяти формах: через структуру и организацию предметного материала, через структуру процесса обучения, через познавательную деятельность учащихся, через поисковую деятельность учащихся, через другие виды вспомогательных знаний. Последняя форма в большей степени связана с процессом воспитания личности, т.к. предполагает применение историко-научных, оценочных и других знаний. С другой стороны, методологические знания позволяют включить в процесс обучения физике политологические и социологические знания.

5. Формирование системных методологических знаний осуществляется с учетом их статуса и места в соответствующей системе. Содержание методологических понятий раскрывается и вводится в учебно-воспитательный процесс либо описательно, либо через их структуру, что отражено в структурно-логических схемах и обобщенных планах. Методы разных уровней методологии вводятся: через точно указываемые действия и операции (способы выполнения действий), через обобщенное предписание деятельности и путем указания общего направления деятельности (ориентирование).

6. Необходимым этапом формирования системы методологических знаний является их обобщение. Этот процесс осуществляется, во-первых, путем последовательного обобщения от частнонаучного уровня методологии к общенаучному уровню или к философскому уровню при изучении конкретных физических понятий и законов. В этом случае обобщение осуществляется в соответствии со схемами: «физическая методология - диалектический метод», «физическая методология - методология гносеологии», «физическая методология -методология логики», «физическая методология - общенаучная методология». Во-вторых, обобщение проводится по мере усвоения учащимися отдельных блоков в составе подсистем методологических знаний, а затем отдельных подсистем в составе системы методологических знаний. Такой подход к обобщению соответствует, с одной стороны, логике научного познания и имеет такие

уровни, как понятие, закон, теория, физическая картина мира, общенаучная картина мира, с другой - систематизации материала в соответствии с уровнями, подсистемами и блоками методологических знаний.

7. Методологические знания могут быть усвоены учащимися на разных уровнях, которые выделяются в зависимости от глубины усвоения (узнавание, воспроизведение, применение) и в зависимости от степени обобщенности знания (в рамках блока, подсистемы или системы методологических знаний). Выбор уровня усвоения конкретного методологического знания обусловлен общими и специальными целями обучения физике школьников классов разных профилей.

8. Диагностика и контроль сформированное™ системы методологических знаний предполагает выполнение учащимися специальных заданий методологического характера в форме тестов для проверки сформированное™ системных физических и методологических знаний, а также решение физических задач и выполнение исследовательских лабораторных работ для проверки сфор-мированности методологических умений. Контроль и диагностика составляют отдельную группу методов формирования системы методологических знаний.

Сформулированная в таком виде концепция отражает теоретические основы построения системы методологических знаний в рамках школьного курса физики, методические основы формирования системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике и позволяет построить методику формирования системы методологических знаний у учащихся профильной школы в процессе обучения физике.

Практическую значимость исследования составляют:

1. Методика формирования системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике, включающая этапы деятельности учителя по формированию системы методологических знаний, обобщенные планы деятельности учащихся и дидактические материалы.

2. Программы методологических знаний для основных разделов школьного курса физики, созданные на основе системы методологических знаний и анализа возможностей школьного курса физики в формировании этой системы знаний у учащихся.

3. Методическое пособие для учителей, содержащее основные идеи и рекомендации по реализации методики формирования у учащихся системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике.

Использование этих материалов в практике обучения физике позволяет сформировать у учащихся системные физические знания, системные методологические знания и методологические умения.

Результаты исследования докладывались и обсуждались:

- на научно-методических семинарах кафедры теории и методики обучения физике МПГУ им. В.И. Ленина (1992-2003 гг.), на научно-практических конференциях МПГУ им. В.И. Ленина (1994, 1995, 1999,2002 гг.);

- на заседаниях кафедры теории и технологии обучения математике и физике Стерлитамакского госпединститута (1992-2000 гг.), на заседаниях кафедры теории и технологий физического образования Благовещенского госпе-дуниверситета, на семинарах учителей физики средних учебных заведений гг. Стерлитамака, Мелеуза, Ишимбая, Благовещенска (1992-2002 гг.) и на курсах повышения квалификации учителей физики гг. Стерлитамака и Благовещенска (1995-2003 гг.);

- на Всероссийских, республиканских, зональных конференциях в гг. Н. Новгороде (1994, 2001 пг.), Екатеринбурге (1996, 1999 гг.), Уфе (2000 г.), Благовещенске (2003 г.) и др.;

- на международных научно-методических конференциях в г. Москве (2000, 2002 гг.), на международной конференции «Физика в системе современного образования» в г. Ярославле (2001 г.).

На защиту выносятся следующие положения:

1. Для комплексного решения задач обучения, воспитания и развития в процессе профильного обучения физике у всех школьников необходимо формировать систему методологических знаний, что приводит к выработке у них системных физических знаний, системных методологических знаний и методологических умений (базы научного мышления и мировоззрения).

2. Номенклатура методологических знаний для школьного курса физики включает понятия и категории, законы и принципы, методы и подходы, теории и картины мира. В основу такой классификации положены два признака: степень обобщенности методологического знания и принадлежность его к содержательному или процессуальному аспекту научной методологии.

3. Содержание системы методологических знаний в физическом образовании определяется исходя из источников, факторов и критериев отбора содержания общего среднего образования, а также дидактических и частно-методических принципов конструирования физического образования. В процессе обучения физике система методологических знаний применяется как в виде содержания, так и в виде средств обучения (и воспитания).

4. Система методологических знаний в рамках школьного курса физики структурируется в соответствии с уровнями научного методологического знания (философским, общенаучным, частнонаучным) в их современном состоянии. Дальнейшее структурирование системы соответствует веду-

щим принципам, идеям, подходам в рамках каждого уровня. Названная система включает знаниевые и операциональные компоненты.

5. Система методологических знаний входит в учебно-воспитательный процесс в пяти формах (через структуру и организацию учебного материала, через познавательную и поисковую деятельность учащихся, через структуру процесса обучения, через использование вспомогательных знаний других видов) и вырабатывается у учащихся с помощью трех групп методов (введения методологических знаний в процесс обучения, обобщения и контроля), выбор которых зависит от степени обобщенности конкретного методологического знания и необходимого уровня его сформированное™. Уровни сформированности системы методологических знаний дифференцируются по глубине (узнавание, воспроизведение, применение) и степени системности (в рамках блока, подсистемы, системы). Выбор уровней обусловлен общими и специальными целями обучения физике школьников классов разных профилей.

6. Система методологаческих знаний вырабатывается у учащихся в три этапа: 1) формирование представлений, понятий и умений, связанных с отдельными элементами системы с учетом их вида на конкретном материале курса физики; 2) формирование представлений о связях между элементами системы методологических знаний из различных подсистем; 3) формирование представления о месте каждого элемента знаний в системе методологических знаний. Для каждого этапа выделяются свои методы формирования методологических знаний и дидактические средства.

7. Методологические знания как элементы комплекса вспомогательных знаний позволяют включить в учебный предмет «физика» знания гуманитарных дисциплин, в том числе социологических и политологических. Усвоение этих знаний имеет большое значение для гражданского воспитания школьников.

Структура и основное содержание диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений.

Основной текст диссертации составляет 365 страниц, она включает 27 таблиц, 12 схем и 5 диаграмм. Список литературы содержит 300 наименований.

Во введении обоснована актуальность исследования, сформулированы его проблема, цель и гипотеза, выделены предмет и объект исследования, перечислены его задачи. Рассмотрены новизна, теоретическая и практическая значимость, выносимые на защиту положения. Приведены сведения об апробации и внедрении результатов исследования.

В первой главе «Психолого-педагогические аспекты применения методологических знаний в обучении, воспитании и развитии школьников»

выяснены значение и место методологических знаний в образовании учащихся. Эти знания использовались в процессе обучения школьным дисциплинам в виде содержания и в виде средств обучения. Анализ литературы позволил выделить наиболее распространенные в дидактике и методике обучения физике представления о структуре комплекса методологических знаний. Систематизация методологических знаний в упомянутых научных областях осуществлялась с использованием оснований разного порядка: фундаментальных физических идей, физических картин мира, уровней научного познания и т.п. При систематизации этих знаний в рамках школьного курса физики на основе уровней научного методологического знания заполнение последних проводилось весьма произвольно и не соответствует современному состоянию указанного знания.

Проанализировано состояние проблемы формирования методологических знаний в практике обучения физике. Установлено, что в современных программах по физике для средней школы методологические знания либо совсем не представлены, либо представлены не достаточно полно. Среди всех аспектов научного методологического знания использовались, в основном, гносеологический аспект и методология физики. В соответствии с профилями обучения методологические знания в программах по физике не дифференцировались.

В учебниках физики представленность методологических знаний изменялась в соответствии с целями физического образования. В учебниках доперестроечного периода применялись преимущественно знания материалистической диалектики. В перестроечный период произошел переход к использованию в учебниках физики знаний из других областей научной методологии, главным образом, методологии гносеологии. В постперестроечный период наблюдается рост представленности методологических знаний всех уровней методологии в содержании учебников физики. Однако в ряде учебников имеет место некорректное использование методологических понятий.

Констатирующий педэксперимент показал, что учителя средних учебных заведений достаточно хорошо понимают значение и место методологических знаний в процессе обучения школьников. Но методиками формирования методологических знаний при обучении учебным дисциплинам, в том числе физике, они не владеют. Методологические знания у учащихся старших классов и студентов педвузов стихийно либо не формируются совсем, либо формируются на очень низком уровне. Учащиеся старших классов и студенты педвузов проявляют интерес к методологическим вопросам.

В первой главе подробно рассмотрены две функции методологических знаний: формирование у учащихся системных предметных знаний и обобщен-

ных учебных умений. Приведены разнообразные подходы к отбору и формированию у школьников системных предметных знаний и обобщенных умений, главным образом, обобщенных экспериментальных умений. Выяснена представленность методологических знаний в обобщенных планах деятельности учащихся по изучению элементов физического знания. Усвоение таких планов и схем приводит, с одной стороны, к формированию у учащихся системных предметных знаний и обобщенных учебных умений, с другой стороны, к выработке у них системных методологических знаний и методологических умений.

Усвоение методологических знаний на уровне применения способствует формированию мышления учащихся, следовательно их развитию. Мышление как процесс характеризуется совокупностью операций, относящихся к разным областям научного методологического знания. На основе анализа психолого-педагогических и методических работ выявлена специфика разных видов мышления и выяснено значение методологических знаний в разработке подходов к их формированию. Показано, что формирование мышления определенного вида связано с усвоением знаний из соответствующей области научной методологии.

На основе методологических принципов обучения и воспитания, а также результатов социологических и социально-психологических исследований, выявлена современная модель личности и обоснована ее структура. В современной модели личности выделяют два полюса: социализация и самореализация, при соединении которых образуется мировоззрение - ядро личности. Воспитание школьников связано прежде всего с формированием их мировоззрения. Для этого традиционно использовались вспомогательные знания (исторические, оценочные и др.). В процессе формирования мировоззрения учащихся методологические знания должны быть усвоены ими на уровне применения.

Выделены виды воспитания, необходимые для формирования современной личности. Наиболее важным в настоящее время является гражданское воспитание, осуществление которого связано с усвоением учащимися политологических и социологических знаний. Включение этих знаний, так же как и любых вспомогательных знаний гуманитарного характера, в процесс обучения физике осуществляется с помощью методологических знаний. В данном случае методологические знания выступают в качестве средств воспитания учащихся.

Итак, в первой главе установлено, что методологические знания являются содержанием и средством обучения, воспитания и развития школьников. Созданные в дидактике и теории и методике обучения физике системы методологических знаний несовременны и не обладают достаточной полнотой. Несмотря на общепризнанную значимость методологических знаний для развития учащихся, в школьных программах и учебниках по физике, а также в практике обучения, они используются эпизодически.

Во второй главе «Теоретические основы построения системы методологических знаний в рамках школьного курса физики» приведены результаты анализа основных составляющих отбора содержания общего среднего образования (источников, факторов, принципов, критериев и др.) с целью выявления в них методологических знаний. Источниками-факторами отбора методологических знаний в учебный предмет выступают всеобщая и общенаучная методология, познавательная деятельность как вид деятельности, наука как система и как деятельность. Эти источники требуют отражения в содержании образования логики и закономерностей, а также методов научного познания.

К наиболее важным дидактическим принципам, требующим включения методологических знаний в содержание образования, относятся принципы научности, системности, систематичности, межпредметных связей и наглядности. Основополагающие частнометодические принципы (генерализации, цикличности и ступенчатого построения) требуют представленности в содержании физического образования системы методологических знаний, учитывающей все уровни научного методологического знания. Необходимость включения этой системы знаний в упомянутое содержание следует из дидактических и методических оснований отбора.

В этой же главе рассмотрен процесс построения системы методологических знаний для школьного курса физики на основе современных представлений о методологии научного познания, с учетом требований к конструированию содержания физического образования. Так как методологическую составляющую можно выделить во всех науках, система методологических знаний в рамках школьного курса физики должна, во-первых, строиться с учетом существующих уровней научной методологии в их современном состоянии, во-вторых, включать содержательный и процессуальный аспекты.

Доказано, что система методологических знаний подчиняется основным принципам системного подхода (целостности, структурности, взаимозависимости системы и среды, иерархичности, множественности описания каждой системы). В дальнейшем раскрыто содержание основных подсистем системы методологических знаний. Проанализированы ведущие идеи, в соответствии с которыми структурируются методологические знания всеобщего уровня методологии, который образуют три подсистемы знаний: диалектического метода, методологии гносеологии и методологии логики. Эти идеи отражают процесс создания и развития научного знания в соответствующих науках: диалектике, гносеологии и логике.

Первая из них структурируется в соответствии с ведущими диалектическими принципами: единства и многообразия мира, развития и детерминизма (таблица 1).

Подсистема знаний о диалектическом методе

Принцип Категории Законы и принципы

1. Единства и многообразия мира Универсум (мир). Материя, материальное, идеальное Действительность, реальность. Объективный, субъективный Вещь (объект), свойство, отношение. Состояние Движение Пространство, время 1. Принцип многоуровневой структуры мира 2. Закон движения как способа существования мира

II. Развития Развитие. Противоположности, взаимодействие, противоречие Качество, количество, мера, скачок, эволюция, революция Прогресс, регресс Преемственность, новизна, отрицание 1. Закон единства и борьбы противоположностей 2. Закон перехода количественных изменений в качественные 3. Закон отрицания отрицания

Ш-Детерми-низма (всеобщей связи) Связь, закон Причина, следствие, причинно-следственная связь Сущность и явление Структура и функция Система Повод и условие Случайность и необходимость 1. Принцип взаимодействия 2. Принцип причинности 3. Отношение основания 4. Отношение повода 5. Отношение условия 6. Структурная связь 7. Связь состояний 8. Вероятностная связь

Вторая подсистема имеет структуру, адекватную уровням научного познания - эмпирическому и теоретическому (таблица 2).

Таблица 2

Подсистема знаний методологии гносеологии

Уровни научного познания Этапы научного познания Методы и принципы научного познания

I. Эмпирический 1. Наблюдение. 2. Эксперимент 1. Описание, измерение (прямое и косвенное). 2. Описание, измерение (прямое и косвенное)

II. Теоретический 1. Моделирование. 2. Теоретическое осмысление фактов. 3. Выдвижение гипотезы. 4. Обоснование гипотезы. 5. Построение научной теории 1. Анализ, синтез, аналогия, идеализация, абстрагирование. 2. Сравнение, абстрагирование, обобщение, индукция, идеализация. 3. Методы сходства, различия, остатка, сопутствующих изменений, аналогии. 4. Объяснение научных фактов или явлений, предсказание неизвестных фактов и их наблюдение, мысленный эксперимент, практическое осуществление вытекающих из гипотезы следствий. 5. Аксиоматический, гипотетико-дедуктивный; модельных гипотез, математических гипотез, принципов. Принципы наблюдаемости, простоты, подтверждаемое™, опровергаемое™

Третья подсистема структурируется в соответствии с формами мышления: понятием, суждением, умозаключением (таблица 3).

Таблица 3

Подсистема знаний методологии логики

Формы мышления Категории Методы (правила)

1. Понятие Понятие, объем и содержание понятия, закон обратного отношения между объемом и содержанием понятия. Отношения между понятиями: сравнимости и несравнимости; совместимости и несовместимости; перекрещивания, подчинения, равнозначности; противоположности, противоречия, соподчинения. Определение. Классификационные, феноменологаческие, операциональные определения Правила построения операциональных, классификационных и феноменологических определений

».Суждение Суждение, структура суждения, простые суждения Сложные суждения: отрицания, конъюнкции, дизъюнкции, импликации, эквиваленции Правила построения простых суждений. Правила построения сложных суждений разных типов

Ш.Умозак-лючение Рассуждение, умозаключение, структура умозаключения. Индукция, дедукция, причинно-следственное рассуждение Правила построения индуктивных и дедуктивных и причинно-следственных рассуждений

Подсистема знаний общенаучной методологии составляет второй уровень методологии. В диссертации раскрыт подход, согласно которому организуется названная подсистема знаний. Так, в конкретных науках возникают новые методологические направления, выходящие за рамки одной научной области. Такие методологические направления приводят к появлению новых онтологических и гносеологических представлений и развивают содержание общенаучной методологии, внося свой вклад в становление новых моделей мира и моделей познания мира.

Анализ ведущих общеметодологических направлений - системного, вероятностного, кибернетического и синергетического подходов - показал их значение для развития научного знания. Подсистема знаний общенаучной методологии в рамках школьного курса физики должна быть структурирована в соответствии с указанными выше методологическими направлениями, т.к. они привели (или приводят) к становлению новых научных картин мира и научных парадигм или к их существенному изменению. Синергетический подход определяет состояние современных научных картины мира и парадигмы, поэтому особенно важно сформировать у учащихся представления об основных понятиях и принципах в рамках синергетического подхода. Подсистема знаний общенаучной методологии представлена в таблице 4.

Подсистема знаиий общенаучной методологии

Методологическое Направление Понятия Принципы

¡.Механистический подход Динамическая система, механическая картина мира, механистическая парадигма Однозначной причинности

П.Системный подход Система, элемент системы, структура, среда Системности Иерархичности

III.Кибернетический Подход Обратная связь, самоуправляемая система Гомеостатичности

^.Вероятностный подход Статистическая система, вероятностная картина мира, вероятностная парадигма Соотношение необходимого и случайного

У.Синергетический подход Открытая, нелинейная, неустойчивая система, самоорганизация, аттрактор, бифуркация, синергетика, синергетическая картина мира, синергетическая парадигма Самоорганизации

В диссертации рассмотрены и обоснованы структура и организация подсистемы знаний методологии физики (таблица 5).

Таблица 5

Подсистема знаний методологии физики

Фундаментальные физические идеи Понятия Принципы

1, Единства физической картины мира Физическая картина мира, физические теории и связи между ними, физические понятия (объект, его свойства, физические величины, явления, законы). Физическое пространство и физическое время Элементарности Единства фундаментальных физических взаимодействий Соответствия Дополнительности

II.Единства прерывного и непрерывного Прерывное, непрерывное, близкодействие, дальнодействие Дискретности Близкодействия (поля) Суперпозиции

III.Единства сохранения и изменения Сохранение, однородность и изотропность пространства, однородность времени Сохранения ' Запрета

1У.Единства относительного и абсолютного Абсолютность, относительность, инвариантность, эквивалентность Относительности (Эйнштейна) Эквивалентности

У.Единства симметрии и асимметрии Симметрия, асимметрия, структурная и динамическая симметрия, группа симметрии, релятивистская симметрия и симметрия, связанная с законами сохранения, калибровочная симметрия и суперсимметрия Симметрии Изоморфизма., м

VI Единства самоорганизации и самодезорганизации Открытые и закрытые системы, динамические и статистические системы, самоорганизация, консервативная самоорганизация. Самодезорганизация Необратимости Минимума энергии Самоорганизации Самодезорганизации

Эта подсистема знаний относится к частнонаучному уровню методологии. В процессе ее построения проведен анализ фундаментальных физических идей (принципов самой большой степени обобщенности), вокруг которых происходит объединение не только физических знаний и знаний методологии физики, но и знаний методологии естествознания.

Таким образом, во второй главе конструируется и обосновывается система методологических знаний в рамках школьного курса физики, раскрывается ее структура и организация, выясняется содержание каждого элемента названной системы.

Третья глава «Методические основы формирования у учащихся системы методологических знаний» посвящена рассмотрению системы методологических знаний на третьем уровне содержания образования - уровне процесса обучения. Анализ дидактических работ позволил выделить четыре формы включения методологических знаний в учебно-воспитательный процесс: через структуру и организацию предметного материала, через организацию познавательной деятельности учащихся, через организацию поисковой деятельности учащихся, через использование других видов вспомогательных знаний.

Система «процесс обучения» рассмотрена с позиций синергетического подхода. Применение фундаментальных принципов синергетики к существованию и становлению системы «процесс обучения» позволяет считать ее самоорганизующейся. Выяснены возможности управления этой системой. Реализация синергетического подхода к названной системе является примером включения методологических знаний в учебно-воспитательный процесс через структуру процесса обучения, что представляет собой новую форму включения методологических знаний в упомянутый процесс.

В этой главе обоснованы методы формирования выделенных видов методологических знаний, схемы обобщения методологических знаний от частно-методологического уровня к общеметодологическому, или философскому, и общая логика обобщения методологических знаний в соответствующую систему. Указанные выше методы образуют три группы: методы введения названных знаний в процесс обучения, методы обобщения и методы контроля. Первые зависят от вида конкретного методологического знания и степени его обобщенности. Вторые соответствуют, с одной стороны, логике научного познания и приводят к образованию таких уровней обобщения физических знаний, как понятие, закон, теория, ФКМ, ОКМ, с другой - систематизации материала в соответствии с блоками, подсистемами и всей системой методологических знаний. Третьи позволяют определить сформированность методологических знаний по двум уровням: глубине усвоения и степени системности (диаграмма 1).

гуманитарный профиль физико-математический

профиль

Уровень узнавания Уровень воспроизведения Уровень применения

1. Принцип единства и многообразия 13. Синергетический подход.

мира. 14. Идея единства ФКМ.

2. Принцип развития. 15. Идея единства прерывного и

3. Принцип детерминизма. непрерывного.

4. Эмпирический уровень познания. 16. Идея единства абсолютного и

5. Теоретический уровень познания. относительного.

6. Понятие как форма мышления. 17. Идея единства симметрии и

7. Суждение как форма мышления. асимметрии.

8. Умозаключение как форма 18. Идея единства сохранения и изменения.

мышления. 19. Идея единства самоорганизации и

9. Механистический подход. самодезорганизации.

10. Системный подход. 20. Структура научного методологического

11. Кибернетический подход. знания.

12. Вероятностный подход.

Диаграмма 1. Уровни сформированности методологических знаний

Уровни сформированности элементов системы методологических знаний определялись теоретически - на основе анализа целей обучения физике (общих и специальных) учащихся классов разных профилей. Они подтвердились эмпирически - путем экспертной оценки в процессе обучающего педагогического эксперимента.

Средствами контроля сформированности системы методологических знаний являются тесты. Для проверки усвоения методологических знаний на разных уровнях системности и глубины усвоения применяются тесты разных типов. Ниже приводится фрагмент теста для выяснения сформированности системы методологических знаний на уровне применения (раздел «Молекулярная физика»).

1 Г. Выделите признаки сравнения основных понятий, связанных со структурой вещества (масса молекулы, относительная молекулярная масса, молярная масса, масса вещества, среднее значение квадрата скорости молекул, средняя кинетическая энергия движения молекул, количество вещества).

2 Г. Почему адиабатная система является физической моделью? Какие тепловые процессы позволяет изучать эта модель? г

3 Г. С помощью мысленного эксперимента рассмотрите особенности необратимых процессов.

4 Г. На основе выяснения механизма явлений испарения и изохорного процесса в идеальном газе сформулируйте гипотезу о зависимости давления насыщенного водяного пара от температуры.

5 Л. Выясните содержание понятия «внутренняя энергия» с точек зрения статистического и термодинамического подходов.

6 Л. Выясните отношения между понятиями: А - «эмпирическая температура», Б - «энергетическая температура», В - «абсолютная температура», Д - «температура», выразите их графически.

7 Л. Сформулируйте классификационное определение явления «испарение».

8 Л. Как будут выглядеть индуктивный и дедуктивный выводы уравнения Клапейрона?

9 О. Назовите основные идеи вероятностного подхода.

10 Ф. С опорой на соответствующий обобщенный план расскажите о физической величине «количество теплоты».

11 Ф. С опорой на структурно-логическую схему расскажите о молекулярно-кинетической теории.

12 Ф. Какую фундаментальную физическую идею позволяет раскрыть дополнительность статистического и динамического подходов?

В более развернутом виде структуру концепции образуют восемь связанных между собой блока (схема 1). Как видно из этой схемы, содержание системы методологических знаний для школьного курса физики конструируется в соответствии с целями формирования системы знаний у учащихся и требованиями к отбору содержания общего среднего образования (источниками, факторами, принципами, критериями). Цели обучения физике школьников классов разных профилей позволяют выделить уровни сформированности отдельных элементов системы. Содержание системы и уровни сформированности методологических знаний применяются для выделения форм включения названной системы в УВП, методов и средств ее формирования у учащихся.

ИСТОЧНИКИ; ПРИНЦИПЫ; ФАКТОРЫ; КРИТЕРИИ

ЦЕЛИ:

- формирование системных физических знаний;

- формирование системных методологических знаний;

- формирование методологических умений

СОДЕРЖАНИЕ системы методологических

- диалектический метод;

- методология логики;

- методология гносеологии;

- общенаучная методология; методология физики

5Е

УРОВНИ СФОРМИРОВАННОЕ СИСТЕМЫ МЕТОДОЛОГИЧЕСКИХ ЗНАНИИ:

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ ФИЗИКЕ В КЛАССАХ РАЗНЫХ ПРОФИЛЕЙ

глубина усвоения (узнавание, воспроизведение, применение);

степень системности (в рамках блока, подсистемы, системы)

ч>

ГНОРМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ [Г\ УЧЕБНО-ВОСПИТАТЕЛЬНЫЙ ПРОЦЕСС:

- через структуру и организацию учебного материала;

- через структуру процесса обучения;

- через познавательную деятельность;

- через поисковую деятельность;

- через другие виды вспомогательных зна-

нии

г МЕТОДЫ Л ФОРМИРОВАНИЯ:

введение в процесс обучения (описание, ориентирование, структурирование);

обобщение А) Ф-Д, Ф-Г, Ф-Л, Ф-О; Б) блока, подсистемы, системы;

контроль и диагностика сформированности (по глубине и системности усвоения)

г СРЕДСТВА Л ФОРМИРОВАНИЯ:

- программа формирования системы методологических знаний;

- учебные программы;

- обобщенные планы деятельности по изучению элементов системы;

- задания по формированию системы;

- тесты и задания для контроля и диагностики сформированности

У V

Схема 1. Структура концепции методики формирования системы методологических знаний

Итак, во второй и третьей главах диссертации раскрываются теоретические основы построения системы методологических знаний в рамках школьного курса физики и методические основы формирования этой системы знаний в условиях профильного обучения физике.

В четвертой главе «Методика формирования у учащихся системы методологических знаний» выяснены возможности школьного курса физики для формирования у учащихся системы методологических знаний. Установлено, какие методолопгческие знания могут бьггь сформированы при изучении конкретных тем курса физики. По результатам такого анализа разработаны программы методологических знаний, в которых указаны элементы системы методологических знаний к каждой теме и этапы обобщения этих знаний в рамках блока, подсистемы или всей системы методологических знаний. Фрагмент такой программы для раздела «Молекулярная физика» приведен в таблице 6.

Таблица 6

Пример программы методологических знаний

Тема курса физики Методологические знания

Введение. Макроскопические тела. Тепловые явления Ф-Д. Тепловое движение. Тепловая форма движения материи. Движение как способ существования мира. Ф. Соответствие теплового движения микроуровню (молекулярному) материи. Принцип элементарности

Основы молекулярно-ожетической теории. Основные положения MKT Ф. Принцип дискретности. Идея единства прерывного и непрерывного. Ф-Г. Мопекупярно-кинетическая теория как гапотетико-дедуктивная теория. Метод модельных гипотез

Размеры и масса молекул. Количество вещества. Моль. Постоянная Авогадро. Броуновское движение Ф-Д. Броуновское движение. Категории «случайность» и «необходимость». Вероятностная связь. Ф-0. Статистическая система. Принцип соотношения необходимого и случайного

Силы взаимодействия молекул Ф-Д. Механизм явления взаимодействия молекул. Закон единства и борьбы противоположностей

Строение газообразных, жидких и твердых тел Ф-Д. Категория «структура». Структурная связь

Идеальный газ в MKT Ф-Г. Идеальный газ как модель реального газа. Метод моделирования

Среднее значение квадрата скорости молекул. Основное уравнение молеку-лярно-кинетической теории газа Ф. Статистический и термодинамический подходы. Принцип дополнительности. Идея единства ФКМ. Ф-Л. Основное уравнение MKT как физический закон. Виды умозаключений. Обобщение по III блоку подсистемы знаний о диалектическом методе (принцип детерминизма)

Как видно из таблицы 6, логика развертывания системы методологических знаний находится в связи с традиционной лошкой развертывания школьного курса физики. Отметим, что в начале изучения курса физики в средней (полной) общеобразовательной школе выясняются объект и методы исследования науки физики, что достигается при ознакомлении учащихся с основными подсистемами методологических знаний.

В этой главе изложены этапы деятельности учителя по формированию у школьников системы методологических знаний:

1) формирование представлений, понятий и умений, связанных с отдельными элементами системы с учетом их вида на конкретном материале курса физики;

2) формирование представлений о связях между элементами системы методологических знаний из различных подсистем;

3) формирование представления о месте каждого элемента знаний в системе методологических знаний.

В дальнейшем рассмотрена методика формирования системы методологических знаний на примере раздела «Механика». Согласно предложенной нами концепции сначала осуществляется изучение выделенных элементов методологических знаний, затем их обобщение в рамках отдельных блоков (эмпирического уровня познания, принципа единства и многообразия мира, логических форм «суждение» и «умозаключение», механистического, системного и кибернетического подходов).

Так, представление о принципе единства и многообразия мира начинают формироваться у учащихся с самой первой темы курса физики, когда выясняется многоуровневая структура мира и место в нем физических объектов. Наряду с существованием идеального и материального миров, следует указать на наличие реального и виртуального, объективного и субъективного миров, провести границы между ними. Наука физика, изучающая материальный мир, имеет дело как с реальными, так и с виртуальными материальными объектами. К последним относится целая группа элементарных частиц с очень коротким временем существования, характеризующихся «вспышками» бытия.

Составляющим рассматриваемого принципа является принцип многоуровневой структуры мира. Необходимо проанализировать не только существование и специфику разных уровней материального мира, выделяемую в зависимости от его масштабов, но и его связь с миром природы в целом, миром человека как биологического и социального существа, ноосферой и присущими ей явлениями.

Важными аспектами принципа единства и многообразия мира является выяснение всеобщности движения (движение - способ существования мира) и взаимодействия как причины всех явлений, в том числе физических. На материале данного раздела понятие «взаимодействие» раскрывается при изучении всех законов динамики и различных сил в природе. Обсуждение этого понятия осуществляется по схеме Ф-Д, где после выяснения частнометодологического значения (взаимодействие - причина физических явлений) устанавливается его содержание в рамках диалектического принципа взаимодействия. Согласно последнему, каждое явление действительности взаимодействует с другими.

Формирование знаний учащихся о принципе единства и многообразия мира невозможно без выяснения смысла категорий «пространство» и «время» в рамках диалектического метода, понятий физического пространства и времени, субстанциональной и реляционной концепции пространства и времени. В целом школьники при изучении механики должны усвоить, что мир многообразен, но он существует. В этом смысле он един.

Для формирования у учащихся методологических умений в рамках эмпирического уровня познания разработаны обобщенные планы экспериментальной деятельности учащихся, связанной с изучением и исследованием физических явлений на качественном и количественном уровнях, а также обобщенные планы экспериментальной деятельности, связанной с изучением приборов и установок и их конструированием. Разработаны инструкции к лабораторным работам, на которых могут быть реализованы указанные виды экспериментальной деятельности. Такие работы дифференцированы в зависимости от профиля обучения: физико-математического или гуманитарного.

В данной главе рассмотрена методика формирования системы методологических знаний на примере раздела «Молекулярная физика». Согласно этой методике сначала организуется изучение, а затем обобщение методологических знаний в рамках блоков теоретического уровня познания, принципа детерминизма и вероятностного подхода, затем обобщение знаний в рамках подсистемы методологии гносеологии. Для формирования у учащихся умений выдвигать гипотезы о причинах и закономерностях физических явлений разработаны обобщенные планы деятельности учащихся. Такой план предложен и для формирования деятельности, связанной с изучением методологического принципа.

Предложена методика формирования системы методологических знаний при изучении раздела «Электродинамика». Показана реализация методики изучения и обобщения методологических знаний в рамках блока «понятие как форма мышления» и фундаментальных физических идей: единства прерывного и непрерывного, единства сохранения и изменения и единства абсолютного и относительного. Разработана методика формирования системы методологических знаний при изучении раздела «Квантовая физика». Раскрыта организация изучения и обобщения методологических знаний в рамках трех подсистем: диалектического метода, общенаучной и частнонаучной методологии.

В целом в четвертой главе раскрыты приложения концепции методики формирования системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике. Они включают методику формирования названной системы знаний у учащихся, в том числе этапы деятельности учителя, программы методологических знаний к каждому разделу школьного курса физики и учебные материалы (обобщенные планы, задания методологического характера, тесты).

В пятой главе «Педагогический эксперимент» приведены результаты поискового и обучающего этапов педагогического эксперимента. В первую очередь рассмотрены организация и методика проведения педагогического эксперимента, определены его этапы, методы и эмпирическая база. Этапы педагогического эксперимента представлены в таблице 7.

Таблица 7

Этапы педагогического эксперимента

Этап Цель Время проведения Экспериментальная база Число участников

Констатирующий Выяснение состояния проблемы в школьной практике 19921994 гг. Шк. N8 914 г. Москвы, шк. № 5, технический лицей № 60, СПТУ № 18 г. Стерлитамака, шк. № 32 г. Магнитогорска, индустриально-педагогический лицей № 15 г. Архангельска, СГПИ, МПГУ.БГПУ 500 учащихся, 200 учителей, 100 студентов, 10 преподавателей вузов

Поисковый Построение и обоснование элементов методики формирования системы методологических знаний 19951997 гг. Шк. № В, № 32 г. Магнитогорска, гимназия № 3, профессиональное училище N818, профессиональный лицей № 15, шк. № 26, 28,29,31, г. Стерлитамака, лицей № 12 г. Ишимбая, гимназия № 1 г. Благовещенска, СГПИ, МПГУ, БГПУ 1500 учащихся, 50 учителей средних школ, в том числе 25 учителей физики, 300 студентов, 15 преподавателей вузов

Обучающий Проверка эффективности методики формирования системы методологических знаний 19982003 гг. Шк. № 8, № 32 г. Магнитогорска, гимназия № 3, профессиональное училище № 18, профессиональный лицей № 15, шк. № 26, 28,29,31, г. Стерлитамака, лицей № 12 г. Ишимбая, гимназия № 1 г. Благовещенска, СГПИ, МПГУ, БГПУ 2000 учащихся, 30 учителей физики, 200 студентов, 20 преподавателей вузов

В этой главе раскрыты методика и результаты поискового эксперимента. Изложены полученные опытным путем аспекты методики формирования у учащихся системы методологических знаний. В результате экспертной оценки системы методологических знаний и уровней ее сформированное™ у учащихся гуманитарного и физико-математического профилей подтверждена справедливость идей и положений, находящихся в основе построения выделенной системы знаний, и некоторых аспектов методики ее формирования, а именно: глубины усвоения ее элементов учащимися классов разных профилей, состава обобщенных планов изучения определенных методологических знаний; разработаны программы этих знаний для каждого раздела школьного курса физики, осуществлена их коррекция.

Приведены методика и результаты обучающего эксперимента. Обучающий педэксперимент проводился в классах гуманитарного и физико-математического профилей с использованием константной методики и статистики критерия знаков. В процессе этого этапа педэксперимента у учащихся проверялась сформированность системных физических знаний, системных ме-

тодологических знаний и методологических умений. Для выяснения сформированное™ системных методологических знаний проводились серийные и завершающие срезы. Сравнивались коэффициента полноты усвоения методологических знаний в серийном (х,) и завершающем (у,) срезах для каждого методологического знания, интерпретируемого как блок определенной подсистемы знаний.

В таблице 8 приведены результаты статистики критерия знаков, которая применялась для расчета сформированности системных методологических знаний на уровнях узнавания и воспроизведения у учащихся гуманитарных классов (100 человек), выбранных путем случайного отбора из всех принимавших участие в экспериментальной работе школьников.

В столбцах таблицы представлены: методологические знания; число пар (х„у1), в которых х , <у, (Т); число пар (х,,у,), в которых х,*у, (п); и критическое значение статистики Т для уровня значимости а = 0,025.

Таблица 8

Статистика критерия знаков

Методологическое знание п Т

1. Принцип единства и многообразия мира 98 95 59

2. Принцип развития 97 92 58

3. Принцип детерминизма 95 90 57

4. Теоретический уровень научного познания 96 94 58

5. Понятие как форма мышления 97 95 58

6. Суждение как форма мышления 98 97 59

7. Умозаключение как форма мышления 98 96 59

8. Механистический подход 97 94 58

9. Системный подход 98 95 59

10. Кибернетический подход 97 93 58

11. Вероятностный подход 98 96 59

12. Синерпетический подход 98 97 58

13. Идея единства ФКМ 98 96 59

14. Идея единства прерывного и непрерывного 97 95 58

15. Идея единства относительного и абсолютного 97 96 58

16. Идея единства симметрии и асимметрии 96 94 58

17. Идея единства сохранения и изменения 98 96 59

18. Идея единства самоорганизации и самодезорганизации 98 95 59

Как видно из таблицы 8,1фитическое значение статистики при принятом уровне значимости меньше наблюдаемого значения Т для всех методологических знаний. Это дает основание для опровержения нулевой гипотезы и принятия альтернативной гипотезы: «сформированность системных методологических знаний повысится после применения предлагаемой методики».

Результаты эксперимента в классах гуманитарного профиля показали, что учащиеся охотно вникают в методологические вопросы курса физики, находят

28

связь методологических знаний с жизнью. Качество ответов по физике стало выше, что обнаруживалось по увеличению их правильности, полноты и осмысленности. Все это наряду со статистическими результатами усвоения элементов методологических знаний на разных уровнях, с разной степенью системности позволило подтвердить связь между формированием методологических знаний и развитием мышления, мировоззрения, качеств личности школьника.

Обучающий педэксперимент в классах физико-математического профиля проводился по аналогичной методике. Однако у учащихся этого профиля большее число методологических знаний должно быть усвоено на уровне применения. Для проверки сформированное™ методологических умений учащиеся выполняли исследовательские лабораторные работы с опорой на обобщенные планы экспериментальной деятельности.

Результаты усвоения учащимися школы № 12 г. Ишимбая экспериментальной деятельности, содержание которой адекватао циклу научного познания, приведены в таблице 9.

Таблица 9

Статистика развития методологических умений

Методологическое умение Число операций Кг У

Исследование физического явления 15 0,82 0,95 1,16

Изучение физического явления 23 0,90 0,98 1,08

Изучение физического объекта 18 0,91 0,97 1,07

Конструирование модели физического объекта 12 0,83 0,94 1,13

Из таблицы 9 видно, что данная деятельность хорошо усваивается учащимися. Об этом свидетельствуют значения коэффициентов: К1 , Кг и у, где ЛГ, я Кг - коэффициенты полноты усвоения исследовательской деятельное™, адекватной циклу научного познания, в разные периоды времени, причем К, определяется раньше, у - коэффициент развития методологического умения.

Результаты эксперимента в классах физико-математического профиля показали, что интерес учащихся во многом обусловлен достаточно развитым теоретическим мышлением, благодаря которому содержание методологических знаний было для них доступным. Школьники находили методологические знания в физическом контексте, оперировали ими, затем определяли место методологических знаний в соответствующей системе. Удалось подтвердить дву-сторонность связи методологических знаний с процессом обучения, воспитания и развития учащихся, с одной стороны, эти знания успешно усваиваются при достаточно высоком уровне умственного развития, с другой, - благодаря их формированию у школьников данный уровень значительно повышается, что подтверждается ростом коэффициента интеллекта у большинства учащихся.

Итак, в результате обучающего педагогического эксперимента была подтверждена эффективность разработанной методики формирования системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике. Доказано, что применение этой методики приводит к формированию у учащихся системных физических и методологических знаний и методологических умений.

Г ,'

Выводы и результаты исследования:

В результате исследования разработаны теоретические и практические вопросы, определяющие теоретические основы построения системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике и методические основы формирования этой системы знаний у учащихся, а именно:

1. Уточнено содержание понятия «методологические знания». Предложена классификация методологических знаний на основе степени их обобщенности и принадлежности к содержательному или процессуальному аспектам методологии. Установлено место методологических знаний в учебном предмете физики: в процессуальном блоке для формирования системных предметных знаний и обобщенных экспериментальных умений и в содержательном блоке для формирования научного мировоззрения, развития мышления и воспитания учащихся.

2. Проанализировано состояния проблемы формирования методологических знаний у учащихся. Установлено, что необходимость в формировании методологических знаний указана в нормативных документах. В программах и учебниках физики используются, главным образом, знания методологии гносеологии. Теоретические аспекты формирования системы методологических знаний не соответствуют современному состоянию научного методологического знания и условиям профильного обучения физике. В школьной практике признается необходимость формирования у учащихся системы методологических знаний, однако учителя не владеют соответствующими методиками.

3. Создана и обоснована концепция методики формирования системы методологических знаний в условиях профильного обучения физики, в рамках которой:

- выяснена представленность методологических знаний во всех составляющих отбора содержания образования (источниках, факторах, дидактических принципах и основания^). Установлено, что при конструировании содержания образования на всех урбвнях учитывается система методологических знаний, включающая все уровни научного методологического знания;

- разработана система методологических знаний для школьного курса физики, включающая три уровня научного методологического знания (философский, общенаучный и частнонаучный) в их современном состоянии;

- на основе анализа структуры и содержания учебно-воспитательного процесса выявлены формы включения в него методологических знаний;

- выделены методы формирования методологических знаний, которые дифференцируются на методы введения названных знаний в процесс обучения, методы обобщения и методы диагностики и контроля;

- на основе общих и специальных целей обучения физике учащихся классов разных профилей выделены и обоснованы уровни сформированности системы методологических знаний по степени глубины усвоения (представления, воспроизведения, применения) и степени системности (в рамках блока, подсистемы, системы).

4. В результате проведенного исследования разработана и обоснована методика формирования системы методологических знаний в условиях профильного обучения физики, в рамках которой:

- выделены этапы деятельности учителя по формированию у учащихся системы методологических знаний;

- разработаны программы методологических знаний* для всех разделов школьного курса физики;

- созданы учебные материалы, позволяющие сформировать у учащихся систему методологических знаний (обобщенные планы деятельности учащихся, задания методологического характера, тесты для контроля и диагностики сформированности системы методологических знаний, словарь терминов к системе методологических знаний).

5. В процессе проведенного педагогического эксперимента на разных его этапах обоснована актуальность исследования, скорректированы теоретические основы системы методологических знаний, определены отдельные аспекты методических основ формирования у учащихся упомянутой системы знаний, разработаны дидактические средства по формированию методологических знаний. Анализ результатов педэксперимента показал, что применение разработанной методики позволяет выработать у учащихся методологические знания и умения высокой степени системности, что подтверждает эффективность названной методики.

Идеи и результаты исследования нашли отражение в 40 публикации автора, общим объемом более 50 п.л.

Монография, учебные пособия, методические разработки:

1. Кочергина Н.В. Теоретико-методические основы формирования системы методологических знаний при обучении физике в средней школе: Монография. - Благовещенск: БГПУ, 2002. - 288 с. (14,8 п.л.).

2. Кочергина Н.В. Система методологических знаний в школьном курсе физики: Учебное пособие. - М.: Прометей, 2002. - 208 с. (13 п.л.).

3. Кочергина Н.В. Внепредметные знания школьного курса физики: Сборник лекций по спецкурсу для студентов по специальности «010400-физика». -Стерлитамак: СГПИ, 1999. - 92 с. (5,9 пл.).

4. Кочергина Н.В. Дифференциация и индивидуализация обучения физике в средней школе: Методические рекомендации. - Екатеринбург: УрГПУ, 1997.-47 с. (3 п.л.).

5. Кочергана Н.В. Решение задач по физике (на примере раздела «Основы молекулярной физики и термодинамики»): Методические указания для студентов. - Стерлитамак: СГПИ, 2000. - 32 с. (2 п.л.).

6. Кочергина Н.В. Лабораторные работы для классов гуманитарного профиля: Методические рекомендации. - М.: Mill У, 1994. - 20 с. (1,25 п.л.).

7. Кочергина Н.В. Лабораторные работы для классов технического профиля: Методические рекомендации. - М.: МПГУ, 1994. - 16 с. (1 п.л.).

8. Кочергина Н.В. Решение тестовых задач (на примере раздела «Механика»): Методические указания для учащихся средних учебных заведений. -Ишимбай: УМЦ «Спектр», 2000. - 20 с. (1,2 п.л.).

Статьи:

9. Кочергина Н.В. Воспитание при обучении физике // Наука и школа. -2001. - № 5. - С. 24-30. (0,4 п.л.).

Ю.Кочергина Н.В. Генезис основных методологических направлений // Наука и школа. - 2001. - № 6. - С. 20-27. (0,5 пл.).

11.Кочергина Н.В. Пурышева Н.С. Формирование представлений о принципе дополнительности при обучении физике в средней школе // Наука и школа. - 2002. - № 4. - С. 29-37. (0,5 пл., авторских 0,25 пл. - 50 %).

12.Кочергина Н.В. Система процесса обучения с точки зрения синергетиче-ского подхода // Наука и школа. - 2002. - № 5. - С. 20-27. (0,5 пл.).

13.Кочергина Н.В. Внепредметные знания как содержание и средство воспитания учащихся при обучении физике // Наука и школа. - 2002. - № 6. - С. 17-23. (0,5 пл.).

14.Кочергина Н.В. Особенности методологических знаний курса физики для классов разных профилей // Преподавание физики в высшей школе. -1999. -№ 17 .- С. 9-10. (0,2 пл.).

15.Кочергина Н.В. Логические знания в курсе физики средней школы // Актуальные проблемы преподавания физики и астрономии в школе и вузе. -Стерлитамак: филиал АН РБ, СГПИ, 2000. - С. 4-14. (0,7 пл.).

16.Кочергина Н.В. Диалектико-материалистические знания в курсе физики средней школы. - Депонир. в ИТОП РАО 23.10.00. - № 22-2000. (0,7 пл.).

17.Кочергина Н.В. Знания методологии науки в школьном курсе физики // Преподавание физики в высшей школе. - 2000. - № 19. - С. 40-46. (0,3 пл.).

18. Система процесса обучения с точки зрения синергетического подхода //Наука и школа. - 2002. - № 5. - С. 20-27. (0,5 п.л.).

19. Внепредметные знания как содержание и средство воспитания учащихся при обучении физике // Наука и школа. - 2002. - № 6. - С. 17-23. (0,5 п.л.).

20. Идея единства ФКМ в школьном курсе физики // Новые технологии в преподавании физики: школа и вуз. Труды ПТ международной научно-методической конференции. - М.: МГТГУ, 2003. - С. 318-321. (0,2 п.л.).

21. Характеристики физических систем школьного курса физики // Преподавание физики в высшей школе. - 2003. - № 25 .- С. 20-24. (0,25 п.л.).

22. Педагогическая интеграция как основа определения специальных экспериментальных умений //Преподавание физики в высшей школе. - 1996. -№8.-С. 24-35.(0,7 пл.).

23. К определению понятия «физическая задача» // Преподавание физики в высшей школе. - 1996. - № 5 .- С. 70-71. (0,2 п.л.).

24. К вопросу об информационных технологиях обучения физике // Вопросы методики обучения физике в современной школе и подготовки учителя физики. - М.: Прометей, 1997. - С. 28-32. (0,3 п.л.).

25. Внепредметные знания школьного курса физики // Вопросы методики обучения физике в современной школе и подготовки учителя физики. -М.: МПГУ, 1998. - С. 63-68. (0,3 п.л.).

26. Структурирование урока физики // Из опыта инновационной деятельности РБГИ № 2 г. Ишимбая. - Стерлитамак: СГПИ, 1999. - С. 55-57. (0,2

П.Л.).

Материалы конференций:

27. Методологические знания курса физики для классов разных профилей // Научные труды МПГУ им. В.И. Ленина. - М.: МПГУ, 1999. - С. 65. (0,1

П.Л.).

28. Оценочные знания в школьном курсе физики // Воспитание патриотизма, гражданственности и нравственности в профессиональной подготовке учителя физики: Тез. докл. конф. - Екатеринбург, 1999. - С. 38-39. (0,1 п.л.).

29. Частнометодологические знания школьного курса физики // Новые технологии в преподавании физики: школа и вуз: Тезисы II международной научно-методической конференции. - М.: МПГУ, 2000. - С. 113. (0,1 п.л.).

30. Гносеологические знания на уроках физики //Современный урок: опыт, проблемы и перспективы. Тезисы научно-практической конференции. Ч. 1. - Уфа: БИРО, 2000. - С. 35-37. (0,2 пл.).

! -С. НАЦИОНАЛЬНАЯ

j БИБЛИОТЕКА

] С.Петербург

' 09 Л» иг

31. Система внепредметиых знаний школьного курса физики // Физическое образование в XXI веке: Тезисы докладов конференции. - М.: МГУ, 2000.-С. 51. (0,1 пл.).

32. Формирование системы внепредметных знаний при обучении физике // ФССО-01: Тезисы докладов конференции. Т.2. - Ярославль: ЯГПУ, 2000. -С. 20-21.(0,1 п.л.).

33. О технологиях воспитания учащихся на уроках физики // Проблемы интеграции естественнонаучных дисциплин в высшем педагогическом образовании: Тезисы докладов конференции. - Н. Новгород: НГПУ, 2001. - С. 87-88. (0,1 п.л.).

34. Образовательная ценность общеметодологических знаний // Организация ценностно-ориентационной деятельности студентов в образовательном пространстве вуза: Материалы межвузовской научно-методической конференции. - Благовещенск: БГПУ, 2002. - С. 11-13.

35. Формирование системы методологических знаний при обучении физике в средней школе // Новые технологии в обучении физике и математике: Материалы конференции. - Благовещенск: БГПУ, 2003. - С. 48-49. (0,1 пл.).

36. Фундаментальные физические идеи как основы построения курса ПРФЗ // Новые технологии в обучении физике и математике: Материалы конференции. - Благовещенск: БГПУ, 2003. - С. 23-24. (0,1 п.л.).

37. Определение способов экспериментальной деятельности школьников гуманитарного и технического профилей //Преподавание физики и астрономии в школе: Тез. докл. конф. - Н. Новгород: НГПИ, 1994. - С. 8-9. (0,1 п.л.).

38. Схема определения способов экспериментальной деятельности учащихся // Научные труды МШУ им. В.И. Ленина. Ч. 1. - М.: Прометей, 1994. -С. 138. (0,1 пл.).

39. Интеграция как метод определения экспериментальных умений курсов физики дифференцированной школы // Научные труды МПГУ им. В.И. Ленина. - М.: Прометей, 1995. - С. 270. (0,1 пл.).

40. Классификация методов решения физических задач // Инновационные процессы в подготовке будущего учителя физики: Тез. докл. конф. - Екатеринбург: УрГПУ, 1996. - С. 30-32. (0,2 пл.).

цЦ

»

*

«

Подл, к печ. 74 п<: 7004 пя^ы 7

--И-'вйЦ-ьтаъем2,25_пгд._Замз№240 Тир шп

Типография МПГУ

Ъзоз -А

р112 9 4

*

i

¡ í

Содержание диссертации автор научной статьи: доктора педагогических наук, Кочергина, Нина Васильевна, 2003 год

Введение.

Глава 1. Психолого-педагогические аспекты применения методологических знаний в обучении, воспитании и развитии школьников.

1.1. Значение и место методологических знаний в содержании образования.

1.1.1. Место методологических знаний в учебном предмете.

1.1.2. Структура комплекса методологических знаний в педагогике и теории и методике обучения физике.

1.2. Анализ состояния проблемы формирования методологических знаний в школьной практике.

1.2.1. Анализ содержания учебных программ по физике.

1.2.2. Анализ содержания учебников физики для средней школы.

1.2.3. Констатирующий этап педагогического эксперимента.

1.3. Формирование у учащихся системных физических знаний и обобщенных учебных умений.

1.3.1. Формирование системных предметных знаний.

1.3.2. Формирование у учащихся обобщенных учебных умений.

1.4. Значение методологических знаний в формировании мышления школьников.

1.4.1. Формирование диалектического, логического и философского мышления.

1.4.2. Формирование научного мышления и научного стиля мышления.

1.4.3. Формирование естественнонаучного и физического мышления.

1.5. Методологические знания как содержание и средство воспитания учащихся при обучении физике.

1.5.1. Современная модель личности.

1.5.2. Значение методологических знаний для осуществления гражданского воспитания.

Глава 2. Теоретические основы построения системы методологических знаний в рамках школьного курса физики.

2.1. Психолого-педагогические аспекты конструирования системы методологических знаний.

2.1.1. Анализ источников, факторов и источников-факторов построения содержания образования.

2.1.2. Анализ дидактических принципов построения содержания образования.

2.1.3. Анализ частнометодических принципов построения содержания школьного курса физики.

2.1.4. Анализ дидактических и методических оснований построения содержания школьного курса физики.

2.2. Система методологических знаний с точки зрения системного подхода.

2.2.1. Содержание понятия «методологические знания».

2.2.2. Уровни научного методологического знания.

2.2.3. Обоснование системы методологических знаний.

2.3. Подсистема знаний философского уровня методологии.

2.3.1. Подсистема знаний о диалектическом методе.

2.3.2. Подсистема знаний методологии гносеологии.

2.3.3. Подсистема знаний методологии логики.

2.4. Подсистема знаний общенаучной методологии.

2.4.1. Механистический подход.

2.4.2. Вклад основных методологических направлений в общенаучную

Щ методологию.

2.4.3. Системный подход.

2.4.4. Кибернетический подход.

2.4.5. Вероятностный подход.

2.4.6. Синергетический подход.

2.5. Подсистема знаний методологии физики.

2.5.1. Идея единства физической картины мира.

2.5.2. Идея единства прерывного и непрерывного.

2.5.3. Идея единства сохранения и изменения.

2.5.4. Идея единства абсолютного и относительного.

2.5.5. Идея единства симметрии и асимметрии.

2.5.6. Идея единства самоорганизации и самодезорганизации.

Глава 3. Методические основы формирования у учащихся системы методологических знаний.

3.1. Формы включения методологических знаний в учебно-воспитательный процесс.

3.1.1. Включение методологических знаний через структуру и организацию учебного материала.

3.1.2. Включение методологических знаний через поисковую деятельность учащихся.

3.1.3. Включение методологических знаний через познавательную деятельность учащихся.

3.1.4. Включение методологических знаний через другие виды вспомогательных знаний.

3.2. Процесс обучения с точки зрения синергетического подхода.

3.2.1. Общая характеристика системы «процесс обучения».

3.2.2. Применение к системе «процесс обучения» принципов бытия.

3.2.3. Применение к системе «процесс обучения» принципов становления

3.3. Методы формирования системы методологических знаний.

3.3.1. Методы введения разных видов методологических знаний.

3.3.2. Обобщение методологических знаний при организации их в систему.

3.4. Контроль и диагностика сформированности системы методологических знаний.

3.4.1. Цели обучения физике в классах разных профилей.

3.4.2. Уровни усвоения методологических знаний при обучении физике.

3.4.3. Диагностика сформированности системы методологических знаний

Глава 4. Реализация методики формирования у учащихся системы методологических знаний.

4.1. Методика формирования системы методологических знаний при изучении

раздела «Механика».

4.1.1. Возможности школьного курса физики для формирования у учащихся системы методологических знаний.

4.1.2. Методика формирования понятий эмпирического уровня познания

4.1.3. Методика формирования представления о принципе единства и многообразия мира.

4.1.4. Методика формирования блоков «суждение» и «умозаключение».

4.1.5. Методика формирования знаний блоков системного, кибернетического щ и механистического подходов.

4.2. Методика формирования системы методологических знаний при изучении раздела «Молекулярная физика».

4.2.1. Методика формирования представлений о принципе детерминизма

4.2.2. Методика формирования понятий теоретического уровня познания

4.3. Методика формирования системы методологических знаний при изучении раздела «Электродинамика».

4.3.1. Методика формирования логической формы «понятие».

4.3.2. Методика формирования знаний об идее единства прерывного и непрерывного.

4.3.3. Методика формирования знаний об идее единства сохранения и изменения.

4.3.4. Методика формирования знаний об идее единства абсолютного и относительного.

4.4. Методика формирования системы методологических знаний при изучении раздела «Квантовая физика».

4.4.1. Методика формирования представлений о принципе развития.

4.4.2. Методика формирования знаний об идее единства симметрии и асимметрии.

4.4.3. Методика формирования знаний об идее единства самоорганизации и самодезорганизации.

4.4.4. Методика формирования знаний об идее единства ФКМ.

Глава 5. Педагогический эксперимент.

5.1. Организация и методика проведения педагогического эксперимента.

5.2. Поисковый этап педагогического эксперимента.

5.3. Обучающий этап педагогического эксперимента.

5.3.1. Обучающий педэксперимент в классах гуманитарного профиля.

5.3.2. Обучающий педэксперимент в классах физико-математического профиля.

Введение диссертации по педагогике, на тему "Формирование системы методологических знаний при обучении физике в средней школе"

Формирование современной личности, способной к саморазвитию, к самостоятельному принятию решений в условиях постоянно изменяющегося по нелинейным законам мира, требует уточнения содержания образовательных задач и комплексного их решения. Современная система образовательных задач изложена в концепции профильного обучения на старшей ступени общеобразовательной школы [117]. Основная идея обновления старшей ступени общего среднего образования состоит в том, чтобы оно стало более индивидуализированным, функциональным и эффективным. Это предполагает в процессе обучения конкретным учебным дисциплинам, в том числе физике, осуществлять формирование научного мировоззрения и мышления школьников, выработку у них глубоких, прочных и осознанных знаний, обобщенных учебных умений, а также формирование социально и индивидуально значимых качеств личности. В процессе решения указанных выше задач применяются методологические знания, под которыми в самом общем смысле понимают знания о структуре и организации научного знания, а также знания о методах познания.

В проекте стандарта физического образования РФ указывается на необходимость усвоения учащимися средней (полной) общеобразовательной школы методологических знаний и умений. Среди таких знаний в первую очередь указываются общенаучные понятия и методы (гипотеза, закон, теория, экспериментальный метод, теоретический метод и др.) и понятия и методы методологии физики (физическая теория, физическая картина мира и др.) [224].

В дидактике и методике обучения физике к настоящему времени выделились два научных подхода, связанные с пониманием значения и места методологических знаний в процессе обучения школьным дисциплинам, в частности, физике. В рамках первого подхода методологические знания понимают, в основном, как средства обучения физике. Методологические знания, так же как и любые другие вспомогательные знания, используются для формирования у учащихся системных физических знаний и обобщенных учебных умений. Авторами, развивающими этот подход являются дидакты (Л.Я. Зорина,

А.Н. Крутский, А.В. Усова и др.) и методисты (А.А. Белякова, А.А. Бобров,

A.А. Зиновьев, JI.H. Кузнецова, М.Е. Кузнецов и др.).

В рамках второго подхода методологические знания понимают как элементы содержания образования, которые усваиваются школьниками в процессе обучения физике. Формирование у учащихся методологических знаний приводит к развитию у них научного мировоззрения, мышления и прочих аспектов, характеризующих человека как личность. К авторам, разрабатывающим данный подход, относятся дидакты (А.В. Усова, B.C. Шубинский и др.) и методисты (В.Ф. Ефименко, В.Н. Мощанский, В.Г. Разумовский, В.И. Решанова и др.).

В зависимости от установленных значения и места методологических знаний в каждом подходе создается соответствующая методика: либо методика формирования методологических знаний (и умений) в процессе обучения физике, либо методика формирование физических знаний (и умений) с применением методологических знаний. Методика формирования методологических знаний у школьников в процессе обучения физике, одновременно учитывающая их как содержание и как средство обучения, в настоящее время отсутствует.

Другая проблема связана с выделением видов методологических знаний, необходимых для усвоения учащимися. Большинство из имеющихся в теории и практике обучения физике методик формирования и развития мировоззрения (диалектико-материалистического, научного и др.), мышления (диалектического, логического, естественнонаучного, теоретического, физического и др.), познавательных способностей и т.п. связаны с усвоением школьниками методологических знаний определенного вида.

Формирование у школьников знаний о диалектическом методе при обучении физике исследовалось в работах А.В. Усовой и Н.В. Шароновой; формирование знаний и правил методологии логики - в работах В.А. Завьялова,

B.И. Решановой, А.В. Усовой; формирование знаний методологического аспекта гносеологии - в исследованиях Н.Е. Важеевской, С.Е. Каменецкого, В.Г. Разумовского, Н.А. Солодухина, и др. Ряд исследований посвящен отражению в процессе обучения физике идей общеметодологических направлений, главным образом, системного и вероятностного подходов (С.И. Десненко,

Н.С. Пурышева, Л.Я. Тарасов и др.). Целая плеяда ученых занималась методикой формирования у школьников знаний физической методологии (В.Ф. Ефименко, И.С. Карасова, В.В. Мултановский, Н.С. Пурышева, JI.C. Хижнякова и др.).

Более сорока лет назад поставлена проблема выделения комплекса методологических знаний, необходимых для усвоения всеми учащимися. На общедидактическом уровне эта проблема решалась Л.Я. Зориной, на частнометоди-ческом уровне - Г.М. Голиным, В.В. Мултановским, В.Г. Разумовским и др. Созданные этими авторами подходы и методики, во-первых, не учитывают структуру научного методологического знания, представленную философским, общенаучным и частнонаучным уровнями, во-вторых, не соответствуют современному состоянию научного методологического знания, лишенному каких-либо идеологических предпочтений. В этой связи можно утверждать, что современная система методологических знаний в рамках школьного курса физики не разработана.

Методологические знания вводятся в учебно-воспитательный процесс с помощью разных форм включения, а именно: через структуру и организацию учебного материала, через познавательную и поисковую деятельность учащихся (Л.Я. Зорина, В.В. Краевский, И.Я. Лернер). На частнометодическом уровне возникли идеи включения методологических знаний в процесс обучения физике через историко-научные и оценочные знания (Р.А. Аканова, В.Н. Мощан-ский, Р.Н. Щербаков и др.). Наряду с упомянутыми знаниями существует целый комплекс вспомогательных знаний, усвоение которых связано с процессом воспитания учащихся. Возможности применения методологических знаний для включения политологических, социологических и других знаний, необходимых для гражданского воспитания современной личности, в процесс обучения физике не исследованы. Не реализованы возможности поиска новых форм включения методологических знаний в процесс обучения школьным дисциплинам, в частности, физике.

В концепции профильного обучения на старшей ступени общеобразовательной школы выделяют четыре основных профиля обучения (естественноматематический, гуманитарный, социально-экономический и технологический). В каждом из этих профилей учебный предмет «физика» выполняет свою образовательную цель. Так, в классах естественно-математического и технологического профилей физика входит в состав профильных общеобразовательных предметов и изучается углубленно. В классах гуманитарного и социально-экономического профилей этот учебный предмет включается в рамках естествознания в состав базовых общеобразовательных предметов. Аналогично обстоит дело с местом физики в непрофильных школах и классах. В этом случае изучение физики в старшей школе имеет цель формирования у учащихся научного мировоззрения в аспекте понимания ими природных явлений [117].

Итак, процесс обучения физике в профильной школе отличается спецификой образовательных целей для классов разных профилей. Это проявляется, например в том, что у учащихся конкретного профиля в процессе обучения физике необходимо развивать специфические способности, мышление и мировоззрение. Все названные выше характеристики личности связаны с усвоением методологических знаний. Следовательно, школьники классов разных профилей должны усваивать либо разные системы методологических знаний, либо одну и ту же систему, но на разных уровнях. Однако, методологические знания и уровни их сформированности для классов разных профилей не выделены, не разработаны методики их формирования у учащихся.

Таким образом, в основе настоящего исследования находятся следующие противоречия:

- между необходимостью создания системы методологических знаний для школьного курса физики, отражающей современное состояние научного методологического знания с учетом всех его уровней, и отсутствием такой системы;

- между необходимостью разработки методики формирования у учащихся системы методологических знаний с учетом их места в содержательном и процессуальном блоках учебного предмета физики и отсутствием такой методики;

- между объективной связью усвоения методологических знаний с задачами обучения, воспитания и развития в процессе обучения физике и отсутствием методики формирования системы методологических знаний, позволяющей реализовать комплексное решение указанных выше задач;

- между спецификой образовательных целей в условиях профильного обучения школьников физике и отсутствием методики формирования системы методологических знаний, учитывающей эту специфику.

Приведенные выше противоречия обосновывают актуальность исследования.

Из актуальности исследования вытекает проблема создания системы методологических знаний и разработки методики ее формирования у школьников в целях эффективного решения образовательных задач в условиях профильного обучения физике.

Объект исследования: процесс обучения физике в средней школе.

Предмет исследования: теория и методика формирования системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике в средней школе.

Цель исследования состоит в том, чтобы обосновать и разработать концепцию методики формирования у учащихся системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике, представляющую собой теоретические положения, позволяющие сконструировать систему методологических знаний для школьного курса физики и разработать методику процесса усвоения этой системы знаний учащимися профильной школы.

При разработке гипотезы исследования применялись результаты дидактических исследований, посвященных теории содержания общего среднего образования (В.В. Краевский, B.C. Леднев, И.Я. Лернер, М.Н. Скаткин), теории учебного предмета (И.К. Журавлев, Л .Я. Зорина, И.И. Логвинов), теории процесса обучения (С.И. Архангельский, В.В. Краевский, И.Я. Лернер), а также исследования по теории личностно-ориентированного образования (Н.А. Алексеев, Е.В. Бондаревская, В.И. Данильчук, В.В. Сериков и др.) и теории проблемного обучения (Л.Я. Лернер, A.M. Матюшкин, М.И. Махмутов и др.). В диссертации учитывались результаты работ по проблемам социализации (Б.М. Бим-Бад, В.Н. Лавриненко, А.С. Панарин, А.В. Петровский и др.), гуманитаризации (Г.А. Бордовский, JI.A. Бордонская, В.И. Данильчук, Т.М. Елкано-ва и др.) и дифференциации образования (Н.С. Пурышева, Е.С. Рабунский, И. Унт и др. ). Кроме того, применялись дидактические исследования, связанные с формированием у учащихся системных предметных знаний и обобщенных учебных умений (Л.Я. Зорина, А.Н. Крутский, Л.М. Перминова и др.).

Теоретическую основу исследования составляют результаты философских работ (П.В. Алексеев, А.Д. Гетманова, В.А. Канке, А.Л. Микешина, А.В. Панин, Д.Д. Рачинский, А.Г. Спиркин и др.), а также исследований по общенаучной методологии (В.И. Аршинов, И.В. Блауберг, В.Г. Буданов, М.Ф. Веденов, Е. Вигнер, Е.Н. Князева, И.Б. Новик, И. Пригожин, Ю.В. Сачков, Г.П. Щедровицкий, Г. Хакен, Э.Г. Юдин и др.), методологии естествознания (В.А. Асеев, Л.Б. Баженов, С.И. Вавилов, С.Б. Крымский, В.И. Кузнецов и др.) и методологии физики (О.Е. Баксанский, B.C. Готт, А.И. Донцов, В.Н. Князев,

A.И. Наумов, B.C. Степин), в том числе работы ученых-физиков (Н. Бор, М. Борн, Ю.С. Владимиров, С.П. Капица, С.П. Курдюмов и др.).

В диссертации учитывались результаты психологических работ по проблемам реализации деятельностного подхода в обучении (П.Я. Гальперин,

B.В. Давыдов, А.Н. Леонтьев, Н.Ф. Талызина и др.), формирования мышления (Г.А. Берулава, А.В. Викулов, B.C. Шубинский и др.) и воспитания школьников (Б.Т. Лихачев, А.В. Петровский, И.П. Подласый, В.А. Сластенин и др.).

В исследовании применялись результаты работ по теории и методике обучения физике, связанные с построением содержания школьного курса физики (Г.М. Голин, В.А. Извозчиков, А.В. Перышкин, Н.С. Пурышева, В.Г. Разумовский, Н.А. Родина), с осуществлением профильного подхода при обучении физике (Г.Я. Мякишев, А.А. Пинский, Н.А. Пурышева, Л.С. Хижнякова, Б.М. Яворский).

Важный вклад в исследование составили работы по формированию у школьников определенных методологических знаний (П.И. Афанасьев, Н.Е. Важеевская, С.Е. Каменецкий, И.С. Карасова, В.А. Любичанковский,

Н.А. Солодухин, Н.П. Семыкин и др.) и системы методологических знаний (Г.М. Голин, В.Ф. Ефименко, Л.Я. Зорина, В.В. Мултановский), по развитию мышления (JI. Кюнбергер, В.И. Решанова, А.В. Усова и др.) и мировоззрения (В.Н. Мощанский, А.В. Усова, Н.В. Шаронова и др.) учащихся, а также по воспитанию школьников при обучении физике (Р.А. Аканова, В.В. Завьялов, Л.П. Свитков, А.В. Усова, Р.Н. Щербаков и др.).

В основу исследования положена гипотеза: Если при обучении физике формировать у школьников систему методологических знаний, построенную на основе требований к отбору содержания образования с учетом трех уровней научного методологического знания в его современном состоянии, применяя при этом методику, учитывающую значение методологических знаний как содержания и средства обучения (и воспитания), а также специфику целей обучения физике школьников классов разных профилей, то можно добиться комплексного решения образовательных задач в условиях профильного обучения физике, что диагностируется по усвоению учащимися системных физических знаний и обобщенных экспериментальных умений, а также по усвоению ими системных методологических знаний и методологических умений.

Цель и гипотеза исследования определили следующие задачи:

1. Уточнить содержание понятия «методологические знания», выяснить значение, место и функции этих знаний в содержании образования на уровнях учебного предмета и процесса обучения (и воспитания).

2. Выявить состояние проблемы формирования у учащихся методологических знаний в теории и практике обучения физике.

3. Разработать концепцию методики формирования системы методологических знаний при обучении физике в профильной школе. Для этого:

- на основе современного состояния научного методологического знания и специфики учебного предмета физики выделить структуру и содержание системы методологических знаний для школьного курса физики и обосновать ее с точки зрения системного подхода;

- на основе дидактического подхода к конструированию содержания образования выяснить представленность методологических знаний во всех составляющих отбора содержания образования физике (источниках, факторах, дидактических принципах и основаниях) и выявить формы включения методологических знаний в содержание процесса обучения (и воспитания) физике;

- выделить и обосновать методы формирования основных видов методологических знаний (понятий и категорий, законов и принципов, методов и подходов, теорий и картин мира);

- с учетом общих и специальных целей обучения физике школьников классов разных профилей выделить и обосновать уровни сформированности у них системы методологических знаний в зависимости от степени системности и глубины усвоения этих знаний.

4. Разработать методику формирования системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике, представляющую собой практический вариант реализации методических основ концепции. Для этого:

- сформулировать основные положения методики в виде этапов деятельности учителя по выработке у учащихся системы методологических знаний;

- исходя из анализа возможностей школьного курса физики разработать программы методологических знаний для каждого раздела упомянутого курса, указав в них место обобщения знаний в рамках блоков, подсистем и системы в целом;

- разработать учебные материалы, позволяющие реализовать методику формирования системы методологических знаний при обучении физике в профильной школе (обобщенные планы деятельности учащихся, задания методологического характера, тесты для диагностики сформированности знаний).

5. Подготовить и провести педагогический эксперимент с целью проверки гипотезы исследования в классах гуманитарного и физико-математического профилей.

В ходе исследования использовались следующие методы и виды деятельности:

1) теоретические - изучение и анализ отечественной и зарубежной научной литературы по проблемам философии, научной методологии, теории содержания образования, теории процесса обучения, психологии, теории и методике обучения физике; изучение и анализ нормативных документов, регламентирующих процесс физического образования в средней школе; комплекс общенаучных методов исследования проблем обучения (и воспитания) в общеобразовательной средней школе (системный, кибернетический и синергетический подходы);

2) практические - наблюдение, анкетирование, интервьюирование, беседа, экспертная оценка, опытное преподавание, лабораторный эксперимент, метод статистики критерия знаков.

Исследование проводилось в течение 12 лет с 1992 по 2003 г. включительно и осуществлялось в три этапа (1 этап - 1992-1995 гг.; второй этап: 19961998 гг. и третий этап: 1998-2003 гг.). В течение указанных выше периодов работа осуществлялась в разных направлениях:

- на первом этапе исследования выяснялось состояние проблемы формирования методологических знаний в процессе обучения (и воспитания) физике, разрабатывались методические рекомендации для учителей с целью выработки у учащихся знаний и умений в составе методологического аспекта гносеологии; выяснялись психологические особенности учащихся классов гуманитарного и физико-математического профилей и разрабатывались дидактические материалы по формированию у учащихся деятельности, адекватной эмпирической составляющей цикла научного познания, с учетом специфики профилей; проводились спецкурсы для студентов по проблемам формирования методологических умений в составе цикла научного познания;

- на втором этапе исследования выяснялись значение и место методологических знаний в структуре учебного предмета, выявлялись функции этих знаний и их связи с другими вспомогательными знаниями; анализировалась литература по философии и методологии науки с целью выяснения систематизации научного методологического знания; изучался подход к конструированию содержания образования в средней школе, на основе которого разрабатывалась система методологических знаний в рамках школьного курса физики; проводились спецкурсы для студентов по проблемам использования вспомогательных знаний при обучении физике в средней школе;

- на третьем этапе исследования формулировались основные положения концепции методики формирования системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике; разрабатывалась методика формирования системы методологических знаний; проверялась эффективность этой методики в процессе обучения физике школьников гуманитарного и физико-математического профилей. Проводились спецкурсы для студентов по проблеме формирования системы методологических знаний в процессе обучения физике в средней общеобразовательной школе. Все вышеизложенное отражено в виде монографии, учебного пособия и серии статей и тезисов.

На всех этапах исследования материалы проходили опытную проверку и внедрение. На заключительном этапе проверялись гипотеза исследования и концепция.

Научную новизну исследования составляют:

1. Уточненные в рамках методики обучения физике понятия «методологические знания» и «системные методологические знания». Методологические знания - это понятия и категории, законы и принципы, методы и подходы, теории и картины мира, реализующие процесс познания (и мышления) на философском, общенаучном и частнонаучном уровнях. Системные методологические знания характеризуются усвоением учащимися статуса каждого элемента знаний (понятие, закон, теория и т.п.), его содержания и места в системе методологических знаний.

2. Система методологических знаний для школьного курса физики, включающая три уровня научного методологического знания (всеобщий - философский, общенаучный и частнонаучный), пять соответствующих упомянутым уровням подсистем (диалектического метода, методологии логики, методологии гносеологии, общенаучной методологии и методологии физики), а также 14 блоков в составе подсистем. Блоки выделены в соответствии с основными принципами, идеями и подходами в рамках каждой подсистемы методологических знаний. В системе представлены содержательные (знаниевые) и процессуальные (операциональные) компоненты.

3. Уточненные и новая формы включения вспомогательных знаний в учебно-воспитательный процесс. Получила развитие форма включения вспомогательных знаний (политологических и социологических) в процесс обучения физике через методологические знания, показана их связь с гражданским воспитанием. Предложена новая форма включения методологических знаний в процесс обучения физике: через структуру процесса обучения, который в рамках синергетического подхода является самоорганизующейся системой.

4. Методы формирования методологических знаний, которые образуют три группы: методы введения конкретного методологического знания в процесс обучения, методы обобщения и методы контроля сформированности. Выделенные и обоснованные схемы обобщения, благодаря которым осуществляется переход от более низкого уровня методологического знания к более высокому и достигается такое качество методологических знаний, как системность. Наряду с обобщением физических знаний в рамках физических понятий, законов, теорий и картин мира, предложено обобщение в рамках отдельных элементов структуры методологических знаний (блока, подсистемы, системы).

5. Уровни сформированности системы методологических знаний, выделенные и обоснованные с учетом общих и специальных целей обучения физике школьников классов разных профилей. Указанные уровни дифференцируются в зависимости от глубины усвоения (узнавание, воспроизведение, применение) и степени системности (в рамках блока, подсистемы, системы методологических знаний).

6. Концепция методики формирования системы методологических знаний у учащихся в условиях профильного обучении физике, разработанная на основе современного подхода к построению содержания образования с учетом значения, места и функций методологических знаний в процессе обучения, состоящая из трех блоков: основания, ядра и приложения. Основание концепции образуют источники, факторы и критерии отбора содержания общего среднего и физического образования, а также дидактические и частнометодические принципы конструирования последнего. Ядро концепции включает теоретические основы построения системы методологических знаний для школьного курса физики и методические основы формирования у школьников системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике. Приложения концепции образует методика формирования системы методологических знаний у учащихся в условиях профильного обучения физике.

7. Методика формирования системы методологических, созданная с опорой на методические основы упомянутой концепции, включающая этапы деятельности учителя по формированию системы методологических знаний, программы этих знаний для всех разделов школьного курса физики и дидактические материалы для учащихся (обобщенные планы деятельности учащихся, задания методологического характера, тесты для диагностики и контроля сформированности методологических знаний, словарь терминов к системе методологических знаний).

Теоретическая значимость исследования заключается в том, что в исследовании получили развитие общедидактические и частнометодические идеи формирования у учащихся системных физических и системных методологических знаний, которые отражены в концепции методики формирования системы методологических знаний у учащихся в условиях профильного обучения физике. Основным направлением развития этих идей является одновременное использование методологических знаний трех уровней научной методологии в качестве содержания и средства обучения физике для комплексного решения образовательных задач в профильном обучении.

Концептуальные положения:

1. Цель формирования системы методологических знаний: выработка у учащихся системных знаний по физике, системных методологических знаний и методологических умений (базы научного мышления и мировоззрения).

2. Методологические знания являются одновременно содержанием и средством обучения физике. Это позволяет реализовать их основные функции, а именно: обеспечить, с одной стороны, комплексное решение задач обучения, воспитания и развития, с другой - объяснение и систематизацию физических знаний. Названные функции отражают значение методологических знаний в образовании учащихся и их роль в научном познании, соответственно.

3. Методологические знания входят в содержание обучения физике в виде системы, структура которой выделена с учетом, во-первых, уровней научного методологического знания (философского, общенаучного, частнонаучного) в их современном состоянии; во-вторых, подсистем в рамках каждого уровня (диалектического метода, методологии гносеологии, методологии логики, общенаучной методологии и методологии физики); в-третьих, блоков внутри подсистем. Объединение в блоки осуществляется в соответствии с ведущими в подсистеме принципами, идеями, подходами и т.п.

4. Методологические знания включаются в учебно-воспитательный процесс в пяти формах: через структуру и организацию предметного материала, через структуру процесса обучения, через познавательную деятельность учащихся, через поисковую деятельность учащихся, через другие виды вспомогательных знаний. Последняя форма в большей степени связана с процессом воспитания личности, т.к. предполагает применение историко-научных, оценочных и других знаний. С другой стороны, методологические знания позволяют включить в процесс обучения физике политологические и социологические знания.

5. Формирование системных методологических знаний осуществляется с учетом их статуса и места в соответствующей системе. Содержание методологических понятий раскрывается и вводится в учебно-воспитательный процесс либо описательно, либо через их структуру, что отражено в структурно-логических схемах и обобщенных планах. Методы разных уровней методологии вводятся: через точно указываемые действия и операции (способы выполнения действий), через обобщенное предписание деятельности и путем указания общего направления деятельности (ориентирование).

6. Необходимым этапом формирования системы методологических знаний является их обобщение. Этот процесс осуществляется, во-первых, путем последовательного обобщения от частнонаучного уровня методологии к общенаучному уровню или к философскому уровню при изучении конкретных физических понятий и законов. В этом случае обобщение осуществляется в соответствии со схемами: «физическая методология - диалектический метод», «физическая методология — методология гносеологии», «физическая методология методология логики», «физическая методология - общенаучная методология». Во-вторых, обобщение проводится по мере усвоения учащимися отдельных блоков в составе подсистем методологических знаний, а затем отдельных подсистем в составе системы методологических знаний. Такой подход к обобщению соответствует, с одной стороны, логике научного познания и имеет такие уровни, как понятие, закон, теория, физическая картина мира, общенаучная картина мира, с другой - систематизации материала в соответствии с уровнями, подсистемами и блоками методологических знаний.

7. Методологические знания могут быть усвоены учащимися на разных уровнях, которые выделяются в зависимости от глубины усвоения (узнавание, воспроизведение, применение) и в зависимости от степени обобщенности знания (в рамках блока, подсистемы или системы методологических знаний). Выбор уровня усвоения конкретного методологического знания обусловлен общими и специальными целями обучения физике школьников классов разных профилей.

8. Диагностика и контроль сформированности системы методологических знаний предполагает выполнение учащимися специальных заданий методологического характера в форме тестов для проверки сформированности системных физических и методологических знаний, а также решение физических задач и выполнение исследовательских лабораторных работ для проверки сформированности методологических умений. Контроль и диагностика составляют отдельную группу методов формирования системы методологических знаний.

Сформулированная в таком виде концепция отражает теоретические основы построения системы методологических знаний в рамках школьного курса физики, методические основы формирования системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике и позволяет построить методику формирования системы методологических знаний у учащихся профильной школы в процессе обучения физике.

Практическую значимость исследования составляют:

1. Методика формирования системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике, включающая этапы деятельности учителя по формированию системы методологических знаний, обобщенные планы деятельности учащихся и дидактические материалы.

2. Программы методологических знаний для основных разделов школьного курса физики, созданные на основе системы методологических знаний и анализа возможностей школьного курса физики в формировании этой системы знаний у учащихся.

3. Методическое пособие для учителей, содержащее основные идеи и рекомендации по реализации методики формирования у учащихся системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике.

Использование этих материалов в практике обучения физике позволяет сформировать у учащихся системные физические знания, системные методологические знания и методологические умения.

Результаты исследования докладывались и обсуждались:

- на научно-методических семинарах кафедры теории и методики обучения физике Mill У им. В.И. Ленина (1992-2003 гг.), на научно-практических конференциях МПГУ им. В.И. Ленина (1994, 1995, 1999, 2002 гг.);

- на заседаниях кафедры теории и технологии обучения математике и физике Стерлитамакского госпединститута (1992-2000 гг.), на заседаниях кафедры теории и технологий физического образования Благовещенского госпе-дуниверситета, на семинарах учителей физики средних учебных заведений гг. Стерлитамака, Мелеуза, Ишимбая, Благовещенска (1992-2002 гг.) и на курсах повышения квалификации учителей физики гг. Стерлитамака и Благовещенска (1995-2003 гг.);

- на Всероссийских, республиканских, зональных конференциях в гг. Н. Новгороде (1994, 2001 гг.), Екатеринбурге (1996, 1999 гг.), Уфе (2000 г.), Благовещенске (2003 г.) и др.;

- на международных научно-методических конференциях в г. Москве (2000, 2002 гг.), на международной конференции «Физика в системе современного образования» в г. Ярославле (2001 г.).

На защиту выносятся следующие положения:

1. Для комплексного решения задач обучения, воспитания и развития в процессе профильного обучения физике у всех школьников необходимо формировать систему методологических знаний, что приводит к выработке у них системных физических знаний, системных методологических знаний и методологических умений (базы научного мышления и мировоззрения).

2. Номенклатура методологических знаний для школьного курса физики включает понятия и категории, законы и принципы, методы и подходы, теории и картины мира. В основу такой классификации положены два признака: степень обобщенности методологического знания и принадлежность его к содержательному или процессуальному аспекту научной методологии.

3. Содержание системы методологических знаний в физическом образовании определяется исходя из источников, факторов и критериев отбора содержания общего среднего образования, а также дидактических и частномето-дических принципов конструирования физического образования. В процессе обучения физике система методологических знаний применяется как в виде содержания, так и в виде средств обучения (и воспитания).

4. Система методологических знаний в рамках школьного курса физики структурируется в соответствии с уровнями научного методологического знания (философским, общенаучным, частнонаучным) в их современном состоянии. Дальнейшее структурирование системы соответствует ведущим принципам, идеям, подходам в рамках каждого уровня. Названная система включает знаниевые и операциональные компоненты.

5. Система методологических знаний входит в учебно-воспитательный процесс в пяти формах (через структуру и организацию учебного материала, через познавательную и поисковую деятельность учащихся, через структуру процесса обучения, через использование вспомогательных знаний других видов) и вырабатывается у учащихся с помощью трех групп методов (введения методологических знаний в процесс обучения, обобщения и контроля), выбор которых зависит от степени обобщенности конкретного методологического знания и необходимого уровня его сформированности. Уровни сформированности системы методологических знаний дифференцируются по глубине (узнавание, воспроизведение, применение) и степени системности (в рамках блока, подсистемы, системы). Выбор уровней обусловлен общими и специальными целями обучения физике школьников классов разных профилей.

6. Система методологических знаний вырабатывается у учащихся в три этапа: 1) формирование представлений, понятий и умений, связанных с отдельными элементами системы с учетом их вида на конкретном материале курса физики; 2) формирование представлений о связях между элементами системы методологических знаний из различных подсистем; 3) формирование представления о месте каждого элемента знаний в системе методологических знаний. Для каждого этапа выделяются свои методы формирования методологических знаний и дидактические средства.

7. Методологические знания как элементы комплекса вспомогательных знаний позволяют включить в учебный предмет «физика» знания гуманитарных дисциплин, в том числе социологических и политологических. Усвоение этих знаний имеет большое значение для гражданского воспитания школьников.

Основное содержание исследования отражено в пяти главах диссертации. Глава I посвящена психолого-педагогическим аспектам применения методологических знаний в обучении, воспитании и развитии школьников. В ней выяснено значение методологических знаний как элемента содержания и средства обучения (воспитания и развития) учащихся. Определено место методологических знаний в структуре учебного предмета с ведущим компонентом «основы наук». Раскрыто наиболее распространенное в педагогике и методике обучения физике представление о структуре комплекса методологических знаний.

В этой главе проанализировано состояние проблемы формирования методологических знаний в процессе обучения физике. Приведены результаты анализа современных учебных программ и учебников физики с целью выявления в них методологических знаний. Представлены результаты констатирующего этапа педагогического эксперимента. На основе вышеизложенного сформулированы основные противоречия, обосновывающие актуальность исследования.

В I главе рассмотрены две функции методологических знаний: формирование у учащихся системных предметных знаний и обобщенных учебных умений. Приведены разнообразные подходы к отбору и формированию у школьников системных знаний и обобщенных умений, главным образом, обобщенных экспериментальных умений при обучении физике. Выяснена представленность методологических знаний в структурно-логических схемах изложения предметных знаний и обобщенных планах деятельности учащихся.

На основе анализа психолого-педагогических и методических работ выделена специфика разных видов мышления и установлено значение методологических знаний в разработке подходов к их формированию. Показано, что формирование мышления определенного вида (диалектического, логического, научного, естественнонаучного, физического и др.) связано с усвоением знаний из соответствующей области научной методологии.

С учетом методологических принципов обучения и воспитания, а также результатов социологических и социально-психологических исследований, выявлена современная модель личности и обоснована ее структура. Выяснены виды воспитания, формирующие такую личность. Показано значение методологических знаний как содержания и средства воспитания школьников.

В главе II излагаются теоретические основы построения системы методологических знаний в рамках школьного курса физики. В ней проанализированы основные аспекты конструирования содержания образования (источники, факторы, принципы, критерии и др.) с целью выявления в них методологических знаний. Показано наличие системности методологических знаний в названных выше аспектах. Рассмотрена модель построения содержания курса физики для старшей профильной школы с точки зрения использования системы методологических знаний.

На основе современных представлений о методологии научного познания, с учетом требований к конструированию содержания общего среднего образования рассмотрен процесс построения системы методологических знаний для школьного курса физики Организация системы методологических знаний обоснована с точки зрения системного подхода.

В этой главе раскрыто содержание подсистемы знаний философской методологии, проанализированы ведущие идеи, в соответствии с которыми структурируются методологические знания подсистем диалектического метода, методологии логики и методологического аспекта гносеологии. Обоснована и выделена подсистема знаний общенаучной методологии, составляющая второй уровень научного методологического знания. Раскрыт подход, согласно которому организуется упомянутая подсистема знаний. Рассмотрены ведущие общеметодологические направления: системный, вероятностный, кибернетический и синергетический подходы. Выяснено значение этих подходов для развития современного научного знания.

В этой же главе рассмотрены структура и организация подсистемы знаний методологии физики, относящейся к частнонаучному уровню методологии. Проведен анализ фундаментальных физических идей (принципов самой большой степени обобщенности), вокруг которых происходит объединение не только физических знаний и знаний методологии физики, но и знаний методологии естествознания.

Заключение диссертации научная статья по теме "Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования)"

ВЫВОДЫ К 3 ГЛАВЕ:

1. В дидактике выделяют четыре формы включения методологических знаний в учебно-воспитательный процесс: через структуру и организацию предметного материала; через организацию познавательной деятельности учащихся; через организацию поисковой деятельности учащихся; через использование других видов вспомогательных знаний. Реализация фундаментальных принципов синергетики к существованию и становлению системы «процесс обучения» обосновывает тот факт, что эта система является самоорганизующейся. Применение идей синергетики к процессу обучения позволяет выяснить еще одну форму включения методологических знаний в структуру учебно-воспитательного процесса, а именно через структуру процесса обучения.

2. Система методологических знаний формируется у школьников в условиях профильного обучения физике в три этапа. Сначала формируются отдельные элементы системы (конкретные методологические знания). Затем выясняются связи между элементами разных подсистем методологических знаний. В последнюю очередь устанавливается место конкретного элемента методологического знания в упомянутой системе.

3. Методы формирования методологических знаний образуют три группы: методы введения названных знаний в процесс обучения, методы обобщения и методы контроля. Первые зависят от вида конкретного методологического знания и степени его обобщенности. Вторые соответствуют, с одной стороны, логике научного познания и приводят к образованию таких уровней обобщения физических знаний, как понятие, закон, теория, ФКМ, ОКМ, с другой - систематизации материала в соответствии с блоками, подсистемами и всей системой методологических знаний. Третьи позволяют определить сформированность методологических знаний по двум уровням: глубине усвоения (узнавание, воспроизведение и применение) и степени системности (в рамках блока, подсистемы, системы).

4. Средствами формирования системы методологических знаний, в том числе контроля сформированности, являются тесты. Для проверки усвоения методологических знаний на разных уровнях системности и глубины усвоения применяются тесты разных типов. Контроль сформированности методологических умений осуществляется при выполнении учащимися соответствующих видов деятельности.

5. Теоретические основы построения системы методологических знаний и методические основы формирования этой системы знаний у учащихся составляют ядро концепции методики формирования системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике. Основание концепции образуют источники, факторы и критерии отбора содержания физического образования в профильной школе. В приложения концепции входит методика формирования системы методологических знаний.

6. В более развернутом виде структуру концепции (схема 12) образуют восемь связанных между собой блока. Содержание системы методологических знаний для школьного курса физики отбирается в соответствии с целями формирования этой системы у учащихся и теоретическими основами отбора содержания физического образования (источниками, факторами, принципами, критериями). Цели обучения физике школьников классов разных профилей позволяют выделить уровни сформированности отдельных составляющих системы в зависимости от необходимой глубины и системности усвоения методологических знаний. Содержание системы и уровни сформированности методологических знаний применяются для выделения форм включения названной системы в УВП, методов и средств ее формирования у учащихся.

ЦЕЛИ:

- формирование системных физических знаний;

- формирование системных методологических знаний;

- формирование методологических умений -

Список литературы диссертации автор научной работы: доктора педагогических наук, Кочергина, Нина Васильевна, Москва

1. Схема 12. Структура концепции методики формирования системы методологических знаний

2. ГЛАВА 4. РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДИКИ ФОРМИРОВАНИЯ У УЧАЩИХСЯ СИСТЕМЫ МЕТОДОЛОГИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ

3. Методика формирования системы методологических знаний при изучении раздела «Механика»41.1. Возможности школьного курса физики для формирования у учащихся системы методологических знаний

4. Существуют два уровня научного познания: теоретический и эмпирический.

5. На эмпирическом уровне познания осуществляются наблюдение и эксперимент, на теоретическом уровне моделирование, теоретическое осмысление фактов, выдвижение и обоснование гипотезы, построение теории.

6. Методы научного познания изменяются вместе с развитием физики, более того, физические исследования приводят к развитию представлений о мире в целом, углубляются знания о физических и научных картинах мира.

7. Результаты физических исследований широко используются во всех сферах человеческой деятельности (производстве, культуре и т.п.). В этом состоит значение физики как науки.

8. Для физических исследований необходимы знания о правильном мышлении, которое осуществляется в логических формах: понятии, суждении, умозаключении. Существуют специальные правила построения логических форм мышления.

9. Постановка познавательной задачи:

10. Определить, какое физическое явление наблюдается.

11. Выяснить закономерность, описывающую физическое явление.

12. Выяснить смысл всех физических величин, входящих в закономерность.

13. Сформулировать познавательную задачу.1.. Планирование эксперимента:

14. Определить, какие измерения необходимо осуществить.

15. Определить, какие вычисления необходимо осуществить.

16. Определить ход опыта (число и последовательность измерений и вычислений).

17. Выяснить условия проведения опыта.

18. Выбрать форму записи результатов эксперимента.

19. I. Сборка экспериментальной установки:

20. Уяснить схему (рисунок) экспериментальной установки.

21. Собрать установку в соответствии со схемой.

22. Выяснить правила работы с установкой и ее готовность к работе.1.. Проведение эксперимента:

23. Привести установку в действие.

24. Осуществить все необходимые изменения физических величин.

25. Осуществить все необходимые измерения физических величин.

26. Записать результаты в выбранной форме.

27. V. Обработка и анализ результатов эксперимента:

28. Выполнить все необходимые вычисления.

29. Определить погрешности результатов эксперимента.3. Записать выводы.

30. Постановка познавательной задачи.

31. В данной работе наблюдается явление сохранения импульса тел (шариков) замкнутой системы.

32. Это явление описывает закон сохранения импульса: ~р\+~п = ~р\*+р2*3. р\ и рг импульсы первого и второго шарика до взаимодействия (они равны нулю), р\ * и рг *- импульсы первого и второго шариков после взаимодействия.

33. Требуется подтвердить экспериментально, что импульс замкнутой системы не изменяется при любых взаимодействиях тел этой системы.1.. Планирование эксперимента:

34. Необходимо измерить массу шариков; высоту, с которой они начинают двигаться; дальность полета шариков.

35. Логическая форма «умозаключение» должна быть представлена умозаключениями трех видов: индукцией, дедукцией и причинно-следственными рассуждениями. Рассмотрим методику их формирования при обучении школьников механике.

36. Для формирования понятия «причинно-следственное умозаключение» можно предложить учащимся выполнить следующие задания:

37. С помощью причинно-следственного рассуждения объясните возникновение силы «вес тела».

38. Подобного рода задания должны продемонстрировать учащимся, что для правильного причинно-следственного умозаключения важно отыскать самый главный вид взаимодействия (самую важную причину), которая определяет дальнейший ход рассуждения.

39. Покажем, как осуществляются названные виды умозаключений при решении следующей задачи: «К гладкой вертикальной стене на нити длиной Z = 2R подвешен шар массой т, радиус шара R. С какой силой шар давит на стенку?»

40. Сначала происходит построение модели физической ситуации задачи. В задаче рассматривается система тел: шар, нить, стена и Земля. Из них непосредственно взаимодействуют друг с другом шар и нить, шар и стена, шар и

41. По III закону Ньютона: Fp = -Fd (сила реакции стены равна по величинесиле давления на стену). Поэтому сила давления шара на стенку равна mg1. FA =2л/2"

42. Ответ: сила давления шара на стенку равна Fd = mg2V2'

43. При изучении законов сохранения импульса и механической энергии вводятся понятия «замкнутая система» и «консервативная система», для усвоения которых необходимо выполнение таких заданий:

44. Какая система тел называется замкнутой? (Замкнутой называется система тел, взаимодействующих только друг с другом и не взаимодействующих с телами, не входящими в систему).

45. При каких взаимодействиях механическая энергия системы не сохраняется? (Механическая энергия системы не сохраняется при взаимодействии тел силами трения. В этом случае система является неконсервативной системой).

46. Можно ли создать вечный двигатель в реальной системе тел?. (Нет, любая реальная система всегда является незамкнутой, значит, происходит превращение механической энергии во внутреннюю).

47. При решении задач на закон сохранения энергии всегда выделяется система взаимодействующих тел еще один аспект формирования рассматриваемого понятия.

48. Являются ли эти системы замкнутыми? Почему? (Нет. В реальных земных условиях на колебательные системы действует сила трения).

49. В чем главное отличие силы трения и вынуждающей силы?» (Сила трения уменьшает энергию колебательной системы, а вынуждающая сила увеличивает).

50. Являются ли сила трения и вынуждающая сила внешними по отношению к системе, внутренними? (Обе силы являются внешними, значит, взаимодействие с телами, не входящими в систему, может не только уменьшать ее механическую энергию, но и увеличивать).

51. Как было отмечено выше, общенаучные картины мира изучаются в соответствии со специальной структурно-логической схемой. Структура механической картины мира имеет следующий вид:

52. Типичные объекты динамические системы.

53. Особенности их взаимодействия — гравитационные взаимодействия.

54. Представление о причинности однозначная причинность.

55. Стиль мышления механистический.

56. Методика формирования системы методологических знаний при изучении раздела «Молекулярная физика»42.1. Методика формирования представлений о принципе детерминизма

57. А.-- A U , т.е. газ совершает работу за счет убыли своей внутренней энергии).

58. Можно выделить следующие этапы формирования знаний о диалектике необходимого и случайного:

59. Случайные процессы происходят в системах, состоящих из большого числа частиц, связи между которыми не повторяются регулярно (статистические системы).

60. В статистических системах переменные состояния частиц изменяются под влиянием многих факторов так, что конечный результат невозможно предсказать. Такие величины называются случайными.

61. Для совокупности частиц системы существуют величины, принимающие определенное значение (средние величины). Связи между средними величинами, параметрами (и постоянными) системы это вероятностные связи, которые описываются вероятностными закономерностями.

62. Динамические закономерности отражают необходимые связи объектов и явлений, они реализуются в динамических системах.

63. Изучение вероятностных связей целесообразно расширить и распространить до представлений вероятностного подхода к изучению действительности.

64. Для этого необходимо проанализировать принцип соотношения необходимого и случайного и вероятностную общенаучную картину мира. Этот материал рассмотрен в нашем пособии 122, с. 74-75.42.2. Методика формирования понятий теоретического уровня познания

65. Постановка познавательной задачи:

66. Гигрометр это физический прибор, позволяющий определять абсолютную влажность воздуха по точке росы.

67. Требуется создать модель прибора, пронаблюдать ее действие, сформулировать физический принцип действия модели прибора.

68. Планирование эксперимента:

69. Физической основой работы прибора выступает явление конденсации водяных паров.

70. Функциональные части прибора: сосуд с гладкими стенками, термометр, кусочки льда или снега.

71. Внешние условия работы прибора: не очень большая относительная влажность воздуха.

72. Условия идеализации: в данной работе пренебрегают теплообменом между льдом и сосудом.

73. Модель прибора представляет собой соединение всех его функциональных частей: в сосуд с гладкими стенками помещают кусочки льда и термометр.

74. Наблюдение за работой модели прибора.

75. Результаты записываются в словесной и табличной форме.

76. I. Проведение эксперимента:

77. Практическое выполнение всех операций предыдущего действия.

78. Запись результатов в выбранной форме.

79. Действие III должно подробно отражаться в тетрадях учащихся в виде таблицы с результатами измерения температуры и словесного вывода. Обязательно привести чертеж модели гигрометра.

80. Подобрать приборы и материалы для осуществления всех изменений физических величин.

81. Подобрать приборы и материалы для осуществления всех измерений физических величин.

82. Продумать и начертить схему экспериментальной установки.

83. Собрать установку в соответствии со схемой.

84. Проверить готовность установки к работе.

85. Назовите общие признаки насыщенного и ненасыщенного паров. (Общим признаком является агрегатное состояние вещества (газообразное). Еще одним общим признаком является увеличение давления пара с ростом температуры).

86. В разделе «Молекулярная физика» существует возможность формирования у учащихся умений выдвигать гипотезы о механизме и закономерностях физических явлений. Обобщенный план деятельности в этом случае имеет вид:

87. Сформулировать определение физического явления, для которого будет выдвигаться гипотеза.

88. Выделить связь между характеристиками физического явления на макроуровне.

89. Выяснить соответствие между характеристиками явления на макро- и микроуровнях.

90. Построить модели физического явления на микроуровне.

91. Проанализировать выделенную связь на микроуровне.

92. Сформулировать гипотезу об интересующей связи с помощью характеристик микроуровня.

93. Рассмотрим, как реализуется приведенный выше обобщенный план при выдвижении предположения о закономерностях изохорного процесса.

94. Изохорным называется процесс изменения состояния идеального газа, протекающий при постоянной массе и постоянном объеме.

95. Будем исследовать зависимость между макропараметрами: давлением (р) и температурой (7).

96. Для выполнения условий изохорного процесса газ помещают в замкнутый сосуд с неподвижными стенками.

97. При повышении температуры газа средняя кинетическая энергия молекул увеличивается, что приводит к увеличению числа столкновений молекул друг с другом и стенками сосуда, следовательно, увеличению импульса молекул и импульса, передаваемого стенке сосуда.

98. Гипотеза: при изохорном процессе с ростом температуры увеличивается давление газа.

99. Методика формирования системы методологических знаний при изучении раздела «Электродинамика»43.1. Методика формирования логической формы «понятие»

100. Физические объекты являются материальными объектами.

101. Физические поля соответствуют фундаментальным физическим взаимодействиям.

102. Электромагнитное поле имеет два аспекта: электрическое поле и магнитное поле.

103. Электрическое поле может быть электростатическим, электрическим стационарным и переменным электрическим полем.

104. Магнитное поле может быть постоянным или переменным магнитным полем.

105. Формирование представлений об идее единства прерывного и непрерывного предполагает овладение содержанием категорий «прерывное», «непрерывное», «дальнодействие», «близкодействие» и принципов дискретности, близкодействия и суперпозиции.

106. Принцип суперпозиции утверждает возможность «наложения» нескольких действий (воздействий), обусловленную их независимостью.

107. Данный принцип применяется для обоснования фундаментальной физической идеи единства прерывного и непрерывного.

108. Принцип является общеметодологическим, т.к. наряду с физикой применяется в химии, биологии и других науках.

109. Если несколько зарядов создают в данной точке пространства электрические поля, напряженности которых равны Et,E2,.,En, то результирующая напряженность Е = Е\ + Ег +. + Еп.

110. Принцип суперпозиции связан с диалектикой прерывного и непрерывного в рамках диалектического метода.

111. Данный принцип позволяет выявлять свойства и закономерности в линейных системах, свойства которых не зависят от их состояния.

112. Таким способом можно организовать изучение любых методологических принципов как в рамках частнонаучной, так и в рамках общенаучной методологии.43.3. Методика формирования знаний об идее единства сохранения и изменения

113. К закону сохранения электрического заряда обращаются при изучения цепей постоянного тока, выводе закономерностей последовательного, параллельного и смешанного соединения проводников.

114. Изучение принципов запрета целесообразно организовать по соответствующему обобщенному плану. Это будет выглядеть следующим образом:

115. Принцип запрета устанавливает предельные значения физических величин в рамках фундаментальных физических теорий и накладывает ограничения на возможные в физике явления.

116. Принцип является аспектом содержания фундаментальной физической идеи единства сохранения и изменения.

117. Принцип является частнометодологическим.

118. Например, в физике невозможно движение тел со скоростями, большими скорости света в вакууме.

119. На уровне философской методологии принцип связан с идеей сохранения материи и ее атрибутов.

120. Появление ограничений физических величин и запретов в протекании физических явлений приводит к новым физическим теориям и парадигмам.

121. В дальнейшем представление об идее единства сохранения и изменения развивается при изучении квантовой физики.43.4. Методика формирования знаний об идее единства абсолютного и относительного

122. VI -v2/ с2 . Инвариантность скорости света является одним из постулатов СТО, на основе которого А. Эйнштейн создал эту теорию.

123. Принцип эквивалентности относится к содержанию общей теории относительности (ОТО). В некоторых школьных курсах физики даются общие представления об ОТО как теории гравитации. Рассмотрим, как названный принцип будет изучаться по обобщенному плану:

124. Принцип эквивалентности утверждает локальную равносильность, равнозначность состояний объекта в поле тяготения и в системе отсчета, движущейся с ускорением а = g.

125. Принцип составляет аспект фундаментальной физической идеи единства абсолютного и относительного.

126. Принцип является частнометодологическим.

127. Например, если человек находится в лифте, движущемся с ускорением свободного падения вниз, то это равносильно тому, что он находится в поле силы тяжести.

128. Принцип связан с философской идеей единства тождества и различия.

129. Принцип позволяет учесть влияние тяготения, заменив данное взаимодействие нахождением тела в неинерциальной системе отсчета.

130. Методика формирования системы методологических знанийпри изучении раздела «квантовая физика»44.1. Методика формирования представлений о принципе развития

131. Все упомянутые представления, понятия и законы развиваются в разделе «Квантовая физика». Здесь должны обсуждаться понятия «калибровочная симметрия», «суперсимметрия» и «группа симметрии» и принцип симметрии в его наиболее широкой формулировке.

132. Обобщение понятий и видов симметрии отражается в принципе симметрии. Изучение названного принципа целесообразно организовать с помощью обобщенного плана (стр. 239):

133. Принцип симметрии утверждает, что определенные свойства и взаимосвязи объектов (формулируемые как законы в составе научных теорий) инвариантны относительно некоторых преобразований.

134. Принцип используется для обоснования фундаментальной физической идеи единства симметрии и асимметрии.

135. Принцип является общеметодологическим.

136. Например, все физические законы инвариантны при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой (принцип относительности Эйнштейна).

137. На уровне диалектического метода принцип связан с диалектикой тождества и различия.

138. Принцип позволяет формулировать физические законы на основе установленных видов (или групп) симметрии объектов и явлений.44.3. Методика формирования знаний об идее единства самоорганизации и самодезорганизации

139. По каким признакам лазерное излучение можно отнести к самоорганизующимся системам? Всегда ли данная физическая система находится в неустойчивом состоянии?

140. Принцип самоорганизации является ведущим принципом в рамках общеметодологического синергетического подхода. Рассмотрим, как осуществляется его изучение в соответствии с обобщенным планом (стр. 239):

141. Принцип самоорганизации утверждает, что любая открытая нелинейная система в состояниях, далеких от равновесия, приходит в упорядоченное состояние, характеризующееся понижением энтропии.

142. Принцип используется для обоснования фундаментальной физической идеи единства самоорганизации и самодезорганизации.

143. Принцип является общеметодологическим.

144. Например, лазерное излучение характеризуется большой согласованностью (когерентностью, одинаковым значением фазы и поляризации). Для его возникновения необходимо создать среду с инверсной населенностью за счет энергии источника.

145. На уровне общенаучной методологии принцип связан с синергетиче-ским подходом, а на уровне диалектического метода с принципом развития: самоорганизация — аспект развития.

146. С помощью данного принципа выясняются тенденции развития любых открытых, нелинейных, неустойчивых систем.

147. Единство фундаментальных физических взаимодействий послужило основанием для их объединения, которое осуществляется в три этапа: образование единого электрослабого взаимодействия, электроядерного взаимодействия и расширенной супергравитации.

148. Для усвоения содержания рассмотренных принципов на уровне применения необходимо предложить учащимся выполнить такие задания:

149. Сформулируйте принцип элементарности. Приведите примеры его реализации на материале раздела «Квантовая физика».

150. Рассмотрите механизм сильного взаимодействия. Какие элементарные частицы в данном случае являются обменными? Как согласуется обменный механизм взаимодействий с принципом единства фундаментальных физических взаимодействий?

151. Назовите этапы объединения фундаментальных физических взаимодействий. Какие основания имеет этот процесс?