автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Формирование у школьников умения понимать условия физических задач в процессе их решения

Автореферат диссертации по теме "Формирование у школьников умения понимать условия физических задач в процессе их решения"

На правах рукописи

77Г}

ЛЕВЕНКО ОЛЬГА ЕВГЕНЬЕВНА

ФОРМИРОВАНИЕ У ШКОЛЬНИКОВ УМЕНИЯ ПОНИМАТЬ УСЛОВИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ЗАДАЧ В ПРОЦЕССЕ ИХ РЕШЕНИЯ

13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания (физика, уровень общего образования)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Екатеринбург - 2015

005567277

005567277

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омский государственный университет им. Ф. М. Достоевского»

Научный руководитель:

доктор педагогических наук, доцент Ланкина Маргарита Павловна

Официальные оппоненты:

Стефанова Галина Павловна, доктор педагогических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный университет», первый проректор - проректор по основной деятельности, профессор кафедры теоретической физики и методики преподавания физики

Гниломедов Павел Иванович, кандидат педагогических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Уральский государственный университет путей сообщения», доцент кафедры высшей и прикладной математики

Ведущая организация:

ФГБОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет»

Защита состоится 29 мая 2015 года в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.283.04, созданного на базе ФГБОУ ВПО «Уральский государственный педагогический университет», по адресу: 620075, г. Екатеринбург, ул. К. Либкнехта, 9а, ауд. I.

С диссертацией можно ознакомиться в диссертационном зале информационно-интеллектуального центра - научной библиотеки ФГБОУ ВПО «Уральский государственный педагогический университет» и на сайте Уральского государственного педагогического университета: http://science.uspu.ru

Автореферат разослан 2Я марта 2015 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Усольцев Александр Петрович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования

Понимание является неотъемлемым компонентом мыслительной деятельности. Оно изучается многими науками: философией, психологией, лингвистикой, семантикой, логикой и др. Проблемы, связанные с пониманием в процессе обучения, существуют с давних пор. Однако появление новых результатов исследований, в частности в области прикладных педагогических наук, требует разработки и применения более эффективных методов и средств обучения, обеспечивающих понимание учебного материала, в том числе и по физике. Это чрезвычайно важно в связи с информационной перегрузкой школьников, которым необходимо помогать осмысливать обилие учебной информации.

В педагогических исследованиях обосновывается необходимость дальнейшей работы для решения этих проблем. Так, А. А. Вербицкий и Е. Е. Креславская указывают на то, что в современном обучении остается актуальным вопрос построения обучения, нацеленного на понимание, и обосновывают необходимость использования новых методов дня его решения.

Содержание физики как учебного предмета является сложным для понимания его учащимися. Одним из эффективных средств для обеспечения глубокого понимания учащимися сущности физических явлений и устранения формализма в их знаниях является метод решения задач.

Образовательному потенциалу физических задач и методике обучения их решению посвящено большое количество исследований (А. С. Кондратьев, Д. Пойа, Г. П. Стефанова, Н. Н. Тулькибаева, А. В. Усова, Л. М. Фридман и др.). Во многих из них подчеркивается, что процесс понимания является необходимым для осуществления продуктивной неформальной мыслительной деятельности при решении задач (П. И. Гниломедов, М. А. Кучеренко, Т. Н. Шамало). В работах Н. И. Горбуненко, Ю. К. Корнилова, Н. С. Селиверстовой показано, что наибольшие затруднения учащихся вызывают те задачи, которые требуют понимания механизмов физических явлений и физического смысла величин, описывающих эти явления. Однако в проведенных исследованиях не предлагается комплексного решения преодоления этих затруднений. В исследованиях Л. А. Ларченковой, посвященных решению задач как средству реализации требований к современному физическому образованию, подчеркивается, что для понимания в процессе решения задач особую значимость имеет этап предварительного анализа условия задачи, который является неотъемлемой частью ее решения. В работе приводятся методические приемы для преодоления затруднений, появляющихся у школьников при реализации этого этапа, но причины возникновения этих затруднений не обсуждаются.

И хотя всеми исследователями подчеркивается значимость анализа условия задач как необходимого компонента обучения их решению, методика обучения пониманию условия задачи ими не рассматривается.

Вышесказанное позволяет сделать вывод: для более полной реализации образовательных возможностей физических задач необходимо больше внимания уделять вопросам обучения школьников умению понимать условие задачи (умению раскрывать сущность отдельных понятий, выяснять смысл текста условия задачи, переформулировать текст своими словами и др.). Таким образом, обучение пониманию условий физических задач должно стать предметом специальных научно-педагогических исследований.

Проведенный анализ научной, методической и учебной литературы по проблеме исследования позволил выделить следующие противоречия:

— на социально-педагогическом уровне: между социально-обусловленными требованиями системы образования, выраженными ФГОС, и недостаточной направленностью деятельности образовательных учреждений на реализацию этих требований, в частности, на преодоление формализма в знаниях школьников;

— на научно-педагогическом уровне: между высоким уровнем требований к овладению выпускниками школы знаниями и преобладанием формального подхода при обучении школьников решению задач;

— на научно-методическом уровне: между необходимостью обеспечения понимания учебного материала школьниками при обучении физике и недостаточным вниманием исследователей к методике обучения пониманию сущности физических явлений и процессов при решении задач, в частности к формированию умения понимать условие физической задачи.

Необходимость разрешения указанных противоречий обусловливает актуальность диссертационного исследования, а также определяет его проблему: как и какими средствами организовать процесс обучения, в результате которого у школьников будет сформировано умение понимать условия физических задач? В рамках решения данной проблемы определена тема нашего исследования - «Формирование у школьников умения понимать условия физических задач в процессе их решения».

Объект исследования: процесс обучения физике в общеобразовательной школе.

Предмет исследования: формирование у школьников умения понимать условия физических задач.

Цель исследования: разработка и научное обоснование методики обучения школьников умению понимать условия физических задач.

Гипотеза исследования: сформированность у школьников умения понимать условие физической задачи будет обеспечена, если:

-выделение компонентов указанного умения и выбор дидактических средств его формирования осуществлять на основе подходов, связанных с процессом понимания, - семантического, когнитивного и лингвистического;

-организовывать мыслительную деятельность учащихся по освоению каждого из этих компонентов в процессе анализа условия задачи с использованием компетентностного подхода.

Для достижения поставленной цели и проверки выдвинутой гипотезы были сформулированы задачи исследования:

1. На основе анализа философской, психолого-педагогической и научно-методической литературы выявить современное состояние проблемы исследования и определить пути ее решения.

2. Построить дидактическую модель формирования у школьников умения понимать условие физической задачи.

3. Выделить структурные компоненты умения понимать условие физической задачи. Определить критерии и уровни для диагностики сформиро-ванности данного умения на материале школьного курса физики.

4. На основе предложенной модели разработать и научно обосновать методику обучения школьников умению понимать условия физических задач; в качестве средств обучения использовать физические тексты, упражнения по выявлению степени понимания физического текста, словарь по переводу бытовых терминов в физические.

5. Экспериментально проверить эффективность разработанной методики формирования умения понимать условия физических задач в ходе их решения.

Для решения поставленных задач были использованы следующие методы исследования:

-теоретические: выявление оснований теоретического моделирования процесса обучения (анализ литературных источников по системному и компетентностному подходам, по моделированию); моделирование процесса обучения физике на разных уровнях общности; анализ противоречий в системе теоретического знания; формулирование гипотез; теоретическое обобщение, абстрактно-логический анализ и синтез представлений при построении модели и разработке частной методики; интерпретация полученных результатов;

- эмпирические: сбор научных фактов (изучение литературных и электронных источников по проблемам дидактики в средней школе, анализ содержания элементарного курса физики; рефлексия и анализ собственной педагогической деятельности; изучение опыта работы учителей физики; анкетирование; тестирование; документальное наблюдение; дидактический эксперимент); систематизация педагогических фактов и их обобщение; математические и статистические методы обработки результатов эксперимента.

Методологической основой исследования являются работы в областях:

-теории моделирования как метода научного познания (В. А. Веников, С. Е. Каменецкий, В. А. Штофф);

- общенаучного системного подхода (И. В. Блауберг, В. Н. Садовский, Э. Г. Юдин);

- системного подхода к исследованию педагогических объектов (Ф. Ф. Королев, Н. В. Кузьмина, В. И. Михеев);

- компетентностного подхода (И. А. Зимняя, А. П. Тряпицына, А. В. Хуторской).

Теоретическими основаниями исследования являются:

-концептуальные положения теорий учебной деятельности и развивающего обучения (М. Е. Бершадский, Э. К. Брейтигам, В. В. Давыдов, И. А. Зимняя, М. А. Холодная, Т. Н. Шамало);

— теория решения физических учебных задач (Л. А Ларченкова, Г. П. Стефанова, А. В. Усова);

— теоретические основы применения методов математической обработки результатов педагогических исследований (М. И. Грабарь, К. А. Краснянская, Е. В. Сидоренко).

Логика исследования включала следующие этапы: изучение психолого-педагогической, учебной и научно-методической литературы по исследуемой проблеме; обоснование цели, задач исследования и выдвижение гипотезы; выявление путей реализации поставленных задач; разработка теоретических положений и создание методики обучения; организация и проведение педагогического эксперимента, количественный и качественный анализ его результатов.

Научная новизна исследования заключается в следующем:

1. В отличие от предыдущих исследований, посвященных различным аспектам методики обучения решению физических задач (Л. А. Ларченкова, Г. П. Стефанова, Н. Н. Тулькибаева), в настоящей работе доказано, что этап анализа условия физической задачи является важнейшим компонентом процесса решения задач, при реализации которого должны учитываться особенности процесса понимания. Обоснованы необходимость специального обучения умению понимать условие физической задачи и целесообразность применения семантического, когнитивного и лингвистического подходов к созданию методики его формирования.

2. Построена дидактическая модель формирования умения понимать условия физических задач школьниками, в которой выделены: структурные компоненты этого умения в рамках ключевой учебно-познавательной компетенции (общепредметные и предметные компетенции); средства формирования умения и виды деятельности субъектов обучения, направленные на осознание и понимание условия задачи; прогнозируемый результат этого процесса (повышение уровня сформированное™ указанного умения и усвоения предметных знаний по физике).

3. На основе предложенной модели разработана методика формирования умения понимать условие физической задачи у школьников. Определены критерии и уровни сформированности этого умения.

Теоретическая значимость исследования:

1. Обоснована необходимость специального обучения школьников умению понимать условие физической задачи, доказано, что его сформирован-ность является необходимым условием успешности развития умения решать физические задачи.

2. На основе семантического, когнитивного, лингвистического подходов в рамках ключевой учебно-познавательной компетенции выделены обще-

предметные компетенции, связанные с формированием умения понимать условия физических задач, и соответствующие им предметные компетенции.

3. Выделены уровни и определены критерии сформированности умения понимать условия физических задач (высокий, базовый, низкий) в рамках метапредметного и предметного результатов освоения данного умения на каждом выделенном уровне.

Практическая значимость исследования состоит в том, что внедрены в учебный процесс:

-методические разработки (банк задач, упражнений, диктантов и словарь по переводу бытовых терминов в физические);

-методические рекомендации для учителей по формированию умения понимать условие физических задач;

- диагностические материалы.

Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялась в процесе экспериментальной работы в БОУ г. Омск «Лицей № 64», БОУ г. Омск «Гимназия № 117», БОУ г. Омск «СОШ № 123 с углубленным изучением отдельных предметов им. Охрименко О. И.», ФГБОУ ВПО «Омский государственный университет им. Ф. М. Достоевского», БОУ ДПО «Институт развития образования Омской области». Материалы исследования докладывались и обсуждались на международных и всероссийских научно-практических конференциях в городах: Челябинск («Научные понятия в учебно-воспитательном процессе» - 1995, «Межпредметные связи в условиях стандартизации образования» - 1996, «Стандартизация образования в современной средней и высшей школе» - 1997, «Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов» - 2000, 2007, 2008, 2010, 2011, «Теоретико-методологические основы совершенствования естественнонаучного и технологического образования в школе и педвузе» -2006), Горно-Алтайск («Инновационные процессы в системе современного образования» - 1999), Пенза («Актуальные вопросы преподавания физики» -2002), Омск («Использование информационно-коммуникационных технологий для методической поддержки и профессионального развития педагогов» - 2008, «Молодежь третьего тысячелетия» - 2012, 2013), Москва («Физическое образование: проблемы и перспективы развития» - 2009), Бийск («Фундаментальные науки и образование» - 2010), Иркутск («Физическое образование: педагогические исследования и инновации» - 2011), Волгоград («Физика в системе современного образования» - 2011), Барнаул («Психодидактика высшего и среднего образования» - 2012, 2014), Томск («Современное образование: актуальные проблемы профессиональной подготовки и партнерства с работодателем» - 2014); на заседаниях кафедры физики БОУ г. Омск «Лицей № 64», кафедры обшей физики и семинарах лаборатории методики преподавания физики ФГБОУ ВПО «Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского», курсах повышения квалификации учителей физики БОУ ДПО «Институт развития образования Омской области».

Достоверность результатов исследования и обоснованность сформулированных на их основе выводов обеспечиваются: системным теоретическим анализом проблемы и целостным подходом к ее решению; соблюдением логики научного исследования; выбором теоретических и эмпирических методов исследования, адекватных поставленным задачам; непротиворечивостью полученных результатов основным психолого-педагогическим и методическим теориям; сопоставимостью полученных результатов с данными других исследований; использованием статистических методов обработки экспериментальных данных для подтверждения на качественном и количественном уровнях достоверности выдвинутой гипотезы; обсуждением результатов исследования на международных и всероссийских конференциях и их положительной оценкой.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Анализ и осмысление учащимися условия физической задачи является важнейшим этапом ее решения, успешность которого определяет эффективность использования физической задачи как средства обучения физике. Формирование умения понимать условие задачи является сложным полиаспект-ным процессом, что обусловливает целесообразность при создании его дидактической модели использовать подходы, связанные с процессом понимания, - семантический (уточнение смысла отдельных слов и физических терминов), когнитивный (усвоение теоретических знаний) и лингвистический (формирование умения представлять информацию в различных формах).

2. Структура процесса формирования умения понимать условие физической задачи может быть представлена общепредметными компетенциями, включающими: 1) знание терминов и основных понятий, умение раскрывать смысл отдельных слов; 2) умение выяснять смысл текста условия задачи, знание теоретических основ учебного предмета; 3) знание правил переформулирования текста своими словами; умение отвечать на поставленные к тексту вопросы; знание различных форм представления информации; умение выполнить рисунок, схему, график, соответствующие тексту. Каждой из них должен соответствовать комплекс выделенных предметных компетенций. Их сформированность может рассматриваться и оцениваться как предметный и метапредметный результат обучения в соответствии с ФГОС (на высоком, базовом или низком уровне).

3. Методика формирования умения понимать условие физической задачи предполагает следующие виды деятельности субъектов образовательного процесса: 1) выполнение школьниками упражнений по выделению существенных признаков объектов и ведение учебного диалога; 2) написание физических диктантов по формированию умений представлять информацию в различных формах и устанавливать причинно-следственные связи между объектами; 3) составление учащимися словаря физического толкования бытовых терминов; 4) использование справочных материалов в процессе решения задач; 5) составление школьниками вопросов по тексту задачи; 6) кон-

троль сформированное-™ умения понимать условия физических задач; 7) коррекция полученных результатов обучения.

4. Использование предлагаемой методики обеспечивает повышение уровня умения понимать условия физических задач, что, в свою очередь, обусловливает повышение уровня умения решать задачи и результатов обучения школьников физике в целом.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и библиографического списка, включающего 178 источников.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Во введении обосновывается актуальность, определяются цель, объект и предмет исследования, формулируются задачи исследования, его теоретические и методологические основы, раскрываются методы и этапы исследования, его научная новизна, теоретическая и практическая значимость, приводятся основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Теоретические основы формирования у школьников умения понимать условия физических задач» приводятся результаты анализа состояния проблемы формирования умения понимать условия физических задач в современной образовательной практике; обсуждаются основные взгляды на проблему понимания в философской, психолого-педагогической и методической литературе; обосновывается созданная дидактическая модель формирования у школьников умения понимать условия физических задач.

Анализ философских работ по проблеме понимания (В. Ф. Берков, В. В. Знаков и др.) позволил выделить определение понимания, взятое за основу в нашем исследовании, и способ осуществления его диагностики: «понимание - процедура, связанная с включением некоторого нового содержания в систему устоявшихся идей и представлений» (В. Ф. Берков). Анализ психолого-педагогической литературы (Г. А. Балл, Л. Л. Гурова, Л. М. Фридман) позволил сделать вывод о том, что решение задач, выступающее как основной метод обучения, представляет собой путь развития учащихся; при обучении решению физических задач следует применять метод семантического анализа их условия, освоив который, школьники смогут быстрее находить решение поставленной перед ними задачи. Анализ методической литературы (М. Е. Бершадский, Э. К. Брейтигам, Т. Н. Шамало) приводит к выводу о необходимости формировать у учеников умение обнаруживать существенные признаки изучаемых понятий и различные виды связей между ними, использовать наглядные представления учащихся для достижения ими большей глубины понимания изучаемого материала.

Анализ работ, посвященных решению задач (П. И. Гниломедов, Н. И. Горбуненко, Ю. К. Корнилов, Л. А. Ларченкова, Н. С. Селиверстова, Г. П. Стефанова, Н. Н. Тулькибаева, А. В. Усова, зарубежные авторы) приводит к выводу о необходимости уделять особое внимание этапу анализа условия задачи.

Для исследования процесса формирования у школьников умения понимать условия физических задач нами был применен метод моделирования. Анализ литературы по проблемам моделирования показал, что разрабатываемая модель должна быть дидактической. Теоретико-методологическими основаниями модели являются: на уровне общенаучной методологии - системный подход; на уровне конкретно-научной методологии - компетент-ностный подход; на уровне методологии конкретного научного исследования (при определении процедуры выявления компонентов умения понимать условия физических задач) - семантический, когнитивный и лингвистический подходы. Психолого-педагогическими основаниями модели являются концептуальные положения теорий учебной деятельности, развивающего обучения, теории решения учебных физических задач.

Модель формирования у школьников умения понимать условия физических задач включает следующие блоки: целевой, дидактический и методический. Схема модели представлена на рис. 1.

Целевой блок модели обусловлен заказом общества - потребностью в выпускниках средних общеобразовательных учреждений, способных и готовых к саморазвитию и непрерывному образованию. Социальный заказ отражен в нормативных документах системы среднего образования (Федеральный государственный образовательный стандарт среднего (полного) общего образования, Примерная программа среднего (полного) общего образования по физике). Достижение требований к уровню подготовки выпускников по физике вызывает необходимость разработки методики формирования умения понимать условия физических задач в процессе их решения, определяет процессуальную сторону нашей модели и позволяет определить структуру ее дидактического и методического блоков.

Дидактический блок модели содержит структуру умения понимать условия учебных физических задач, разработанную на основе семантического, когнитивного и лингвистического подходов в рамках ключевой учебно-позна-вательной компетенции. Структура исследуемого умения позволяет прогнозировать результаты его освоения на разных уровнях общности - ме-тапредметном и предметном - и далее, выделить уровни его сформированно-сти (высокий, базовый, низкий).

Выделенные компоненты умения понимать условия физических задач, а также составленный перечень наблюдаемых признаков каждого уровня сформированное™ этого умения определяют содержание и структуру методического блока нашей модели. Становится возможным выбор и создание средств формирования и диагностики исследуемого умения, определение способов организации взаимосвязанной деятельности учителя и учащихся в проектируемом образовательном процессе, прогнозирование и идентификация полученных результатов обучения.

Социальный заказ: Потребность общества в выпускниках, готовых к саморазвитию и непрерывному образованию

и

о £

« о

Федеральный государственный образовательный стандарт среднего (полного) общего образования

Примерная программа среднего (полного) общего образования по физике

Требования к уровню подготовки выпускников по физике

¡с о ч

ю «

и о и V

В

сЗ

Компоненты умения понимать условия учебных задач, формируемые

средствами предмета «физика» в рамках ключевой учебно-познавательной компетенции, выделенные на основе когнитивного, семантического, лингвистического подходов (табл. 1 и 2)

с)

Результаты освоения умения понимать условия физических задач (метапред-метный, предметный) (табл. 2)

О

Уровни сфор-мированности

умения понимать условия физических

задач школьниками (высокий, базовый, низкий) (табл. 2)

...........

К методическому блоку

Рис. 1. Модель формирования умения понимать условия физических задач школьниками

от дидактического блока

к о

а

ю «

4>

V

я

ее

е

Диагностика начального уровня сформи-рованности умения понимать условия физических задач у школьников

Средства формирования у школьников умения понимать условия физических задач: 1) упражнения на выделение существенных и несущественных признаков явлений, процессов; 2) физические диктанты; 3) словарь по переводу бытовых терминов в физические; 4) справочные материалы; 5) тексты физических задач с поставленными к ним вопросами; 6) комплекс диагностирующих материалов.

Результат: 1) повышение уровня сформированное™ умения понимать условия физических задач у школьников; 2) повышение качества усвоения предметных знаний школьниками.

Ф

Ф

Организация целенаправленной работы по формированию умения понимать условия физических задач: 1) выполнение учащимися упражнений по выделению существенных признаков объектов и ведение учебного диалога; 2) написание физических диктантов по формированию умения представлять информацию в различных формах и устанавливать причинно-следственные связи между объектами; 3) работа школьников по составлению словаря физического толкования бытовых терминов; 4) использование справочных материалов в процессе решения задач; 5) составление школьниками вопросов по тексту задачи; 6) контроль сформированное™ умения понимать условия физических задач; 7) коррекция полученных результатов.

Продолжение рис. 1

Вторая глава «Методика формирования у школьников умения понимать условие физической задачи» посвящена описанию структуры исследуемого умения, приемов организации мыслительной деятельности школьников на этапе анализа условия задачи, а также средств и форм организации деятельности учителя и учащихся.

Для разработки указанной методики необходимо было уточнить структуру умения понимать условия физических задач, определить уровни сформированное™ этого умения и спрогнозировать результаты применения методики.

Нами выделены три вида причин, по которым у школьников возникают сложности при анализе условия задачи: 1) незнание терминов и основных понятий, неумение раскрывать смысл отдельных слов; 2) неумение выяснять смысл текста условия задачи, незнание теоретических основ учебного предмета; 3) неумение переформулировать текст своими словами и ответить на поставленные к нему вопросы; незнание различных форм представления информации; неумение выполнить рисунок, схему, график, соответствующие тексту задачи. Соответственно, можно выделить и подходы для их преодоления - семантический, когнитивный и лингвистический.

Семантический подход призван проводить смысловой анализ информации на основе изучения значений единиц языка; с помощью когнитивного подхода происходит встраивание новых понятий в уже существующую семантическую сеть с помощью известных или новых, но осознаваемых учеником видов связей; предметом лингвистического анализа являются все языковые средства, структурированные особым образом в системе текста.

Нами в рамках учебно-познавательной компетенции выделены компоненты умения понимать условие учебной задачи, которые распределены по общепредметным компетенциям. Для каждой из них определен подход, с помощью которого она может быть сформирована, и указаны предметные компетенции, формируемые при изучении предмета «физика» (табл. 1).

Такое распределение компонентов задает структуру формирования умения понимать условие физической задачи.

В диссертации подробно раскрывается содержание каждого из компонентов, приводятся вопросы учителя по условиям конкретных физических задач, рассматривается управление мыслительной деятельностью школьников по освоению каждого компонента.

Средства формирования у школьников умения понимать условия физических задач определяются подходами, положенными нами в основу формирования указанного умения, - семантическим, когнитивным и лингвистическим.

В рамках семантического подхода нами разработаны: 1) словарь по переводу бытовых терминов в физические; 2) упражнения по выделению существенных и несущественных признаков явлений, процессов. С позиций когнитивного подхода нами предлагается использовать: I) справочные материалы для приучения школьников к практике получения из них необходимой для решения задачи информации; 2) банк задач, в которых встречаются обозначения-омонимы и термины-омонимы.

Анализ структуры формирования умения понимать условие физической задачи

Общепредметные компетенции Подход к оценке уровня сформиро-ванности умения Предметные компетенции

Физика

1 2 3

1.Знание терминов и основных понятий, умение раскрывать смысл отдельных слов Семантический Знание физических терминов, встречающихся в задаче

Умение раскрывать смысл отдельных слов и словосочетаний в тексте

Умение определять объекты, о которых идет речь в условии, и их количество

Умение проводить отбор существенных свойств физических объектов

Умение производить разностное и кратное сравнение физических величин, характеризующих объекты

2. Умение выяснять смысл текста условия задачи, знание теоретических основ учебного предмета Когнитивный Умение определять раздел физики, темы, в рамках которой сформулирована задача

Умение выделять явление, о котором идет речь, по внешним признакам; знание законов или закономерностей, лежащих в его основе

Знание определений физических величин, о которых идет речь в задаче, и единиц их измерения. Выделение физических величин, характеризующих объекты, введение их обозначений

Умение определять необходимость использования табличных значений величин для решения задачи

Знание физических моделей и границ их применения, выбор параметров их описания

Знание условий осуществления процессов, о которых идет речь в задаче, и внешних признаков их протекания; умение выделить основные параметры процесса и установить соотношения между ними

1 2 3

3. Умение переформулировать текст своими словами; умение отвечать на поставленные к тексту вопросы;знание различных форм представления информации; умение выполнить рисунок, схему, график, соответствующие тексту задачи. Лингвистический Умение переформулировать текст, ответить на поставленные вопросы и оценить свою готовность к решению задачи

Умение формализовать условие задачи (умение перекодировать информацию, представленную с помощью текста, на язык физических символов)

Умение перекодировать представленную в условии задачи информацию в другую форму (рисунок, схему, график и др.)

В рамках лингвистического подхода: 1) разработаны физические диктанты по формированию умения представлять информацию в различных формах и устанавливать причинно-следственные связи между объектами; 2) составлен банк условий физических задач с поставленными к ним вопросами. Кроме этого, нами создан комплекс диагностирующих материалов, позволяющих определить уровень сформированное™ умения понимать условия физических задач у школьников (высокий, базовый, низкий). Перечисленные средства разработаны для каждого раздела, изучаемого в школьном курсе физики.

Способами формирования умения понимать условие физической задачи являются:

1. Организация совместной работы школьников и учителя по наполнению словаря по переводу бытовых терминов в физические новыми терминами.

2. Выполнение учащимися упражнений по формированию умения выделять существенные и несущественные признаки предметов, явлений.

3. Проведение физических диктантов.

4. Составление школьниками вопросов по тексту задачи и ответы на вопросы по тексту задачи, поставленные учителем.

5. Работа учащихся со справочным материалом.

6. Работа школьников с терминами-омонимами.

7. Применение контроля уровня сформированное™ умения понимать условие физической задачи.

В третьей главе «Педагогический эксперимент и его результаты» рассмотрены содержание и организация педагогического эксперимента, основной целью которого являлась проверка исходной гипотезы; представлены статастически обработанные и проанализированные его результаты.

Педагогический эксперимент включал четыре этапа: констатирующий, поисковый, формирующий и контрольный.

На констатирующем этапе (2008-2009 гг.) были выяснены причины затруднений, возникающих при решении физических задач у школьников 810 классов и определен начальный уровень сформированности у учащихся умения понимать условие физической задачи.

На поисковом этапе (2010 г.) было выработано содержание отдельных составляющих методики формирования умения понимать тексты физических задач и произведена их апробация в процессе обучения решению олимпиад-ных задач по физике школьников 8-10 классов; определена структура формирования умения понимать условие физической задачи; разработаны критерии, по которым можно оценить уровень сформированности умения понимать условие физических задач у школьников.

На формирующем этапе педагогического эксперимента (2011-2013 гг.) осуществлялось систематическое применение разработанной нами методики формирования у школьников понимать условия физических задач. В формирующем эксперименте участвовало 237 человек, которые были разделены на контрольную (94 человека) и экспериментальную (143 человека) группы, имеющие одинаковые распределения по уровням сформированности предметных знаний и умений по физике. Данные уровни определялись на основе проведения пооперационного и поэлементного анализа (А. В. Усова) их устных ответов и письменных работ.

Для оценки результатов педагогического воздействия на основе степени достижения метапредметных и предметных результатов обучения, декларируемых ФГОС, нами были выделены уровни сформированности умения понимать условие физической задачи: высокий, базовый, низкий (таблица 2).

Степень достижения данных результатов определяется полнотой освоения компетенций, приведенных в таблице 1, и самостоятельностью выполнения действий, направленных на понимание условия задачи.

Контроль сформированности умения понимать тексты физических задач проводился примерно один раз в неделю параллельно с текущим контролем знаний. Учителем измерялись уровни сформированности у школьников умения понимать условия физических задач.

Проверка эффективности применяемой методики осуществлялась с помощью критерия хи-квадрат, поскольку контрольную и экспериментальную группы можно считать независимыми выборками. В качестве нулевой гипотезы выдвигалось предположение о том, что распределение учащихся контрольной и экспериментальной групп по уровням сформированности умения понимать условие физической задачи не различается. Уровень достоверности был принят равным а = 0,05, число степеней свободы V = 3-1 = 2.

Критическое значение критерия хи-квадрат для данного уровня достоверности составляет Ткр.= 5,991. Эмпирическое значение критерия на начальном этапе эксперимента составляет: ^2,42 < Т,р . Данные свидетельствуют о том, что с

вероятностью 95% принимается нулевая гипотеза, т.е. в исследовании не выявлено различий в уровне сформированное™ у учащихся контрольной и экспериментальной групп умения понимать условие физической задачи на начало эксперимента.

Таблица 2

Уровни сформированности умения понимать условия физических задач

Результат освоения Уровни сформированности умения понимать условие физической задачи

умения Высокий Базовый Низкий

1 2 3 4

Самостоятельно определяет объекты, о которых идет речь в условии, и их количество. Самостоятельно определяет объекты, о которых идет речь в условии, и их количество. С помощью учителя или одноклассников определяет объекты, о которых идет речь в условии,и их количество.

Правильно раскрывает смысл отдельных слов и словосочетаний в тексте. Преимущественно правильно раскрывает смысл отдельных слов и словосочетаний в тексте. Иногда правильно раскрывает смысл отдельных слов и словосочетаний в тексте.

Мета-предметный Самостоятельно и правильно производит разностное и кратное сравнение физических величин, характеризующих объекты. Самостоятельно и правильно производит разностное и кратное сравнение физических величин, характеризующих объекты. С помощью учителя или одноклассников производит разностное и кратное сравнение физических величин, характеризующих объекты.

Самостоятельно определяет последовательность действий, направленных на решение задачи. С помощью учителя или одноклассников определяет последовательность действий, направленных на решение задачи Принимает предложенную учителем последовательность действий, направленных на решение задачи.

Самостоятельно осуществляет перекодировку представленной в условии задачи информацию в другую форму (рисунок, схему, график и др.). С помощью учителя или одноклассников может осуществить перекодировку представленной в условии задачи информации в другую форму. С трудом осуществляет перекодировку представленной в условии задачи информации в другую форму.

1 2 3 4

Мета-предмет-пый Умеет самостоятельно выполнять переформулирование текста, отвечает на поставленные вопросы. Отвечает на поставленные к тексту вопросы. Затрудняется при ответе на поставленные к тексту вопросы.

Предметный Самостоятельно определяет раздел физики, темы, в рамках которой сформулирована задача. С помощью учителя или одноклассников определяет раздел физики, темы, в рамках которой сформулирована задача. С помощью учителя или одноклассников определяет раздел физики, темы, в рамках которой сформулирована задача.

Знает физические термины, встречающиеся в задаче. Знает физические термины, встречающиеся в задаче. Узнает физические термины, встречающиеся в задаче.

Самостоятельно выделяет физические величины, характеризующие объекты, вводит их обозначения. С помощью учителя или одноклассников выделяет физические величины, характеризующие объекты, вводит их обозначения. С помощью учителя или одноклассников выделяет физические величины, характеризующие объекты, затрудняется при введении их обозначений.

Знает определения физических величин, о которых идет речь в задаче, и единицы их измерения. Знает единицы измерения физических величин, о которых идет речь в задаче. Часто ошибается при указании единиц измерения физических величин, о которых идет речь в задаче.

Умеет производить отбор существенных свойств физических объектов. С помощью учителя или одноклассников производит отбор существенных свойств физических объектов. Затрудняется в выборе существенных свойств физических объектов.

Самостоятельно выделяет явление, о котором идет речь, по внешним признакам. По указанию учителя выделяет явление, о котором идет речь, по внешним признакам Не знает внешних признаков физических явлений.

Знает законы (закономерности), лежащие в основе описания явлений, о которых идет речь в задаче. Знает большинство законов (закономерностей), лежащих в основе описания явлений, о которых идет речь в задаче. Не знает законов (закономерностей), лежащих в основе описания явлений, о которых идет речь в задаче.

1 2 3 4

Предметный Самостоятельно определяет табличные значения величин, необходимые для решения задачи. По указанию учителя определяет табличные значения величин, необходимые для решения задачи. По указанию учителя определяет табличные значения величин, необходимые для решения задачи.

Умеет оценивать адекватность физической модели и границы ее применения, свободно выбирает параметры описания модели. Умеет оценивать адекватность физической модели и границы ее применения. Не умеет оценивать адекватность предлагаемых физических моделей.

Знает условия осуществления процессов, о которых идет речь в задаче, \ внешние признаки их протекания; самостоятельно выделяет основные параметры процесса и устанавливает соотношения между ними. Знает условия осуществления процессов, о которых идет речь в задаче, и внешние признаки их протекания; с помощью учителя или одноклассников выделяет основные параметры процесса и устанавливает соотношения между ними. Знает внешние признаки протекания процессов, о которых идет речь в задаче; затрудняется при выделении основных параметров процессов и установлении соотношений между ними.

Умеет самостоятельно производил, формализацию условия задачи (перекодирование информации, представленной с помощью текста, на язык физических символов). Умеет производить формализацию условия задачи (перекодирование информации, представленной с помощью текста, на язык физических символов). С помощью учителя или одноклассников производит формализацию условия задачи.

Эмпирическое значение критерия после проведения эксперимента составляет: Тэмп & 14,77 > Ткр . Это означает, что нулевая гипотеза отвергается, т.е. с вероятностью 95% установлено различие распределений учащихся контрольной и экспериментальной групп по уровням сформированности умения понимать условие физической задачи. Данное различие позволяет сделать вывод о том, что положительное изменение уровня сформированности умения понимать условие физической задачи у учащихся экспериментальной группы обусловлено не только предметной составляющей, как у учащихся контрольной группы, но и применением разработанной методики.

Эффективность применения вышеуказанной методики при обучении школьников физике свидетельствует о том, что система работы по формированию умения понимать условие физической задачи должна присутствовать на всех ступенях учебного процесса. В конце формирующего этапа эксперимента определялся коэффициент полноты усвоения знаний по физике (A.B. Усова). Коэффициент полноты усвоения знаний для учащихся контрольной группы составил 0,57 (приращение по сравнению с началом эксперимента +0,06), для учащихся экспериментальной группы - 0,69 (приращение +0,16). Более значительное приращение коэффициента полноты усвоения знаний для учащихся экспериментальной группы позволяет сделать вывод о том, что применение разработанной нами методики формирования у школьников понимать условие физической задачи способствует повышению качества усвоения ими предметных знаний по физике.

В контрольном этапе педагогического эксперимента (2014 г.) принимало участие 92 человека, из них 29 человек - контрольная группа, 63 человека - экспериментальная группа.

На диаграмме (рис. 2) представлено распределение учащихся контрольной (КГ) и экспериментальной (ЭГ) групп по уровням сформированности умения понимать условие физической задачи, полученное в конце контрольного этапа эксперимента.

80% 60% 40% 20% 0%

-WKr-

45%

.—¿щ—■

:J0

21%

-те

21%

□ Низкий уровень на конец эксперимента, %

□ Базовый уровень на конец эксперимента, %

□ Высокий уровень на конец эксперимента, %

КГ

ЭГ

Рис. 2. Уровни сформированности у учащихся умения понимать условие физической задачи в конце контрольного этапа эксперимента

Для статистической обработки результатов также использовался критерий хи-квадрат. Эмпирическое значение критерия на начало проведения эксперимента составляет: ТЭЛ1П »5,473 < Ткр. Это означает, что с вероятностью 0,95 (95%) не было выявлено различий в уровне сформированности у учащихся контрольной и экспериментальной групп умения понимать условие физической задачи на начало контрольного этапа эксперимента. После проведения эксперимента Тэм„ ~ 10,812 > Ткр.Эти результаты свидетельствуют о том, что контрольный эксперимент также подтвердил положительное влияние применения разработанной методики на формирование у школьников умения понимать условие физических задач. Таким образом, гипотеза исследования подтверждена.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В результате проведенного исследования теоретически обоснована, разработана и практически реализована методика формирования у школьников умения понимать условия физических задач в процессе их решения. За счет использования функционально валидных средств обучения и целенаправленной организации взаимосвязанной деятельности учителя и учащихся достигнуто повышение уровня сформированное™ умения понимать условия физических задач, а также повышение качества усвоения предметных знаний школьниками.

В процессе теоретического и экспериментального исследования научной проблемы была подтверждена исходная гипотеза, решены все поставленные задачи, получены следующие основные результаты и сделаны выводы:

1. Доказано, что этап анализа условия физической задачи является важнейшим компонентом процесса ее решения. Установлено, что успешность решения определяется уровнем сформированности умения понимать условие задачи. Отсюда вытекает необходимость специального обучения школьников этому умению.

2. Построена дидактическая модель формирования у школьников умения понимать условия физических задач, содержащая целевой, собственно дидактический и методический блоки. Для создания модели использовались подходы, связанные с процессом понимания, - семантический, когнитивный и лингвистический.

3. На основе модели формирования умения понимать условия физических задач разработана методика, определяющая средства для формирования данного умения и виды деятельности учителя и учащихся, направленные на осознание и понимание школьниками условия задачи.

С позиций семантического, когнитивного и лингвистического подходов предложены и разработаны средства обучения: упражнения на выделение существенных и несущественных признаков объектов, явлений, процессов; физические диктанты по представлению информации в различных формах и установлению причинно-следственных связей между объектами; словарь по переводу бытовых терминов в физические; тексты физических задач с поставленными к ним вопросами; банк задач, в которых встречаются величины, обозначаемые терминами-омонимами; справочные материалы.

4. В рамках ключевой учебно-познавательной компетенции выделены компоненты умения понимать условие физической задачи, которые соотнесены с общепредметными и предметными компетенциями. С учетом степени достижения метапредметных и предметных результатов обучения, полноты сформированности указанных компетенций и самостоятельности выполнения заданий определены уровни (высокий, базовый, низкий) и критерии сформированности у учащихся умения понимать условия физических задач.

5. Экспериментально доказана эффективность разработанной методики: в результате ее применения достигнуто статистически значимое повышение уровня сформированности умения понимать условия физических задач, приводящее к более глубокому усвоению учащимися предметных знаний по физике.

На основании результатов работы можно определить следующие направления дальнейших исследований: расширение системы средств формирования и диагностики умения понимать условия физических задач; разработка методики подготовки студентов педагогических вузов к обучению школьников умению понимать условия физических задач в процессе их решения.

Основные положения и результаты исследования отражены в 27 публикациях соискателя, наиболее важные из которых:

Статьи в изданиях, включенных в реестр ВАК МОиН РФ для публикации результатов диссертационных исследований

1. Левенко, О. Е. Методика обучения школьников пониманию условия физической задачи: целевой и содержательный компоненты / О. Е. Левенко // Вестник Омского университета. - 2012. - № 4 (66). - С. 281-285.

2. Левенко, О. Е. Апробация методики обучения школьников пониманию условия физической задачи: поисковый и формирующий этапы эксперимента / О. Е. Левенко // Вестник Омского университета. - 2013. - № 2 (68). - С. 199-204.

3. Левенко, О. Е. Модель обучения школьников пониманию условия физической задачи / О. Е. Левенко // Вестник Омского университета. -2013. -№ 4 (70). - С. 269-273.

Работы, опубликованные в других изданиях

4. Левенко, О. Е. Понятие «конструирование физических задач» / О. Е. Левенко // Научные понятия в учебно-воспитательном процессе : тезисы докладов XXV Межвуз. науч.-практ. семинара. - Челябинск, 1995. -Ч. I. - С. 102.

5. Левенко, О. Е. Стандарт физического языка в обучении / О. Е. Левенко // Межпредметные связи в условиях стандартизации образования: тезисы докладов Рос. науч.-практ. конф. - Челябинск: Факел, 1996. - С. 107.

6. Левенко, О. Е. Методика изучения темы «Количество теплоты» в 8 классе / О. Е. Левенко // Инновационные процессы в системе современного образования: мат-лы Всерос. науч.-прает. конф. - Республика Алтай: Изд. Г-АГУ, 1999. - С. 66.

7. Левенко, О. Е. О формировании умения выполнять краткую запись условия задачи /О. Е. Левенко // Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов : тезисы докладов Рес-пуб. науч.-практ. конф. - Челябинск: ЧГПУ, 2000. - Ч. II. - С. 39.

8. Левенко, О. Е. Нестандартные приемы решения тестовых задач / О. Е. Левенко // Актуальные вопросы преподавания физики : мат-лы VI Междунар. науч.-практ. конф. - Пенза : ПГГГУ, 2002. - С. 27-28.

9. Левенко, О. Е. Графические задачи в разделе «Термодинамика» / О. Е. Левенко // Теоретико-методологические основы совершенствования естественнонаучного и технологического образования в школе и педвузе : мат-лы Междунар. науч.-практ. конф. - Челябинск : Изд-во ИИУМЦ «Образование», 2006. - С. 140-144.

10. Левенко, О. Е. Формирование понятия «фаза колебаний» у школьников / О. Е. Левенко // Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов : мат-лы XIV Междунар. науч.-практ.

конф. - Челябинск : Изд-во ИИУМЦ «Образование», 2007. - Ч. I. - С. 123-125.

11. Левенко, О. Е. Методика формирования умения характеризовать понятие «механическое движение» / О. Е. Левенко // Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов : мат-лы XV Междунар. науч.-практ. конф. - Челябинск : Изд-во ИИУМЦ «Образование», 2008. - С. 270-272.

12. Левенко, О. Е. Единый государственный экзамен как индикатор актуальных проблем школьного физического образования / М. П. Ланкина, О. Е. Левенко // Физическое образование: проблемы и перспективы развития : мат-лы VIII Междунар. науч.-метод. конф., Москва, 2009 г. - Ч. I. - М.: МПГУ, 2009. - С. 97-99. (Авторских 50%)

13. Левенко, О. Е. Чтение и построение графиков как способ понимания физического текста / О. Е. Левенко // Фундаментальные науки и образование: мат-лы III Всерос. науч.-практ. конф., Бийск, 31 янв.-З фев. 2010 г. / Бийский пед. гос. ун-т им. В. М. Шукшина - Бийск: БПГУ им. В. М. Шукшина, 2010. - С. 456-458.

14. Левенко, О. Е. Проблема понимания текста при формировании понятия «импульс» в средней школе / О. Е. Левенко // Методология и методика формирования научных понятий у уч-ся школ и студентов вузов : мат-лы XVII Междунар. науч.-практ. конф., Челябинск, 17-18 мая 2010 г. - Челябинск : Изд-во ИИУМЦ «Образование», 2010. - Ч. I. - С. 207-210.

15. Левенко, О. Е. Содержание понятия «понимание условия физической задачи» / О. Е. Левенко // Усовские чтения. Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов : мат-лы XVIII Междунар. науч.-практ. конф., 14-15 апр. 2011 г. В 2 ч. Ч. 2. / под ред. О. Р. Шефер. - Челябинск : Край Ра, 2011. - С. 75.

16. Левенко, О. Е. Этапы обучения школьников пониманию условия физической задачи / О. Е. Левенко // Физика в системе современного образования (ФССО - 11) : мат-лы XI Междунар. конф., Волгоград, 19-23 сент. 2011 г.: в 2 т. - Волгоград: Изд-во ВГСПУ «Перемена», 2011. - Т. 2. - С. 107-109.

17. Левенко, О. Е. Уровни сформированности у школьников умения понимать физические тексты / О. Е. Левенко // Молодежь третьего тысячелетия: XXXVI Междунар. науч. конф. с элементами науч. школы для молодежи : сб. ст. секции «Физ.-мат. науки». - Омск : Изд-во Ом. гос. ун-та, 2012. - С. 178-181.

18. Левенко, О. Е. Критерии сформированности у школьников умения понимать условие физической задачи / О. Е. Левенко // Психодидактика высшего и среднего образования : мат-лы IX Междунар. науч.-практ. конф., 10-12 апр. 2012 г.: в 2 ч. - Барнаул : АлтГПА, 2012. -Ч. 2. - С. 273-276.

19. Левенко, О. Е. Теоретико-методологическое обоснование модели обучения школьников пониманию условия физических задач / О. Е. Левенко// ФМ ОмГУ 2013 : сб. ст. Регион, конф. магистрантов, аспирантов и молодых ученых по физике и математике. - Омск : Изд-во Ом. гос. ун-та, 2013.-С. 179-182.

20. Левенко, О. Е. Методика обучения школьников пониманию условия физической задачи : учеб.-метод. пособие / О. Е. Левенко. - Омск : Вариант-Омск, 2014.-40 с.

Подписано в печать 26.03.2015 Формат 60x84 '/16 Бумага для множительных аппаратов. Печать на ризографе. Усл. печ. л. 1,4. Уч.-изд. л. 1,3. Тираж 100 экз. Заказ № 4535

Отдел множительной техники Уральского государственного педагогического университета 620017, Екатеринбург, пр. Космонавтов, 26 E-mail: uspu@uspu.ru