автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Методическая система обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей

Автореферат диссертации по теме "Методическая система обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей"

На правах рукописи

D03449Ю1 TOJTCTEHEBA Александра Александровна

МЕТОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ОБУЧЕНИЯ ФИЗИКЕ СТУДЕНТОВ ВУЗОВ НА ОСНОВЕ УЧЕТА ИХ КОГНИТИВНЫХ СТИЛЕЙ

13 00 02 -теория и методика обучения и воспитания (физика)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора педагогических наук

1 6 ОКТ 2008

Нижний Новгород 2008

003449101

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Волжский государственный ннженерно-педагогический университет» и ГОУ ВПО «Шуйский государственный педагогический университет»

Научный консультант' доктор педагогических наук, профессор,

Заслуженный работник высшей школы РФ Червова Альбина Александровна

Официальные оппоненты: доктор педагогических наук, профессор

Шаронова Наталия Викторовна

доктор педагогических наук, профессор Стефанова Галина Павловна

доктор педагогических наук, профессор Лагунова Марина Викторовна

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Нижегородский государствен-

ный педагогический университет»

Защита состоится 23 октября 2008 г. в 13 00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212 166 17 по присуждению ученой степени доктора педагогических наук по специальности 13 00 02 - теория и методика обучения и воспитания по (физике, уровень высшего образования) при ГОУ ВПО «Нижегородский государственный университет им Н И Лобачевского» по адресу 603950, г Нижний Новгород, пр Гагарина, 23

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного университета им Н И Лобачевского

Текст автореферата размещен на официальном сайте ВАК Минобрнау-ки России vak ed gov ru

Автореферат разослан «

Ученый секретарь диссертационного совета доктор педагогических наук, профессор

2008 г

^f р д Кручинина

Актуальность темы исследования. В новых социально-экономических условиях, характерных для современного российского общества, возникает и формируется новая парадигма образования, в основе которой лежат идеи гуманизации системы образования, развития личности обучаемого Эти идеи находят свое отражение в нормативных документах Национальная доктрина образования в Российской Федерации выдвигает следующие требования

организацию учебного процесса с учетом современных достижений науки, систематическое обновление всех аспектов образования, отражающего изменения в сфере культуры, экономики, науки, техники и технологий,

создание многообразия типов и видов образовательных учреждений и вариативность образовательных программ, обеспечивающих индивидуализацию образования, личностно-ориентированное обучение и воспитание

Гуманизация образования обусловлена насущными потребностями практики обучения Среди гуманистических тенденций функционирования и развития системы образования можно выделить главную - ориентацию на развитие личности Одним из способов наиболее полной реализации творческого потенциала личности является обучение студентов в соответствии с их индивидуальными когнитивными стратегиями, что обеспечивает их оптимальное обучение и развитие в психологически комфортных условиях

Физика - основа инженерного образования, обеспечивающая освоение студентами общетехнических и специальных дисциплин, а также реализацию профессиональной деятельности в условиях усложняющихся технологий Учет возрастных особенностей при обучении, особенностей восприятия и организации мышления достаточно полно проработан в педагогической науке в целом и в теории и методике обучения физике Большой вклад в развитие теории и методики обучения физике внесли С В Бубликов, А С Кондратьев, С Е Каменецкий, В В Лаптев, Н С Пуры-шева, В Г Разумовский, А В Усова, Н В Шаронова, а также Р В Майер, Т Н Шамало (учебный эксперимент), А А Червова (концепция двухуровневого введения учебной информации), И А Мамаева, (теоретические основы и методика преподавания курса физики в вузе), Т И Гнитецкая (установление межпредметных связей), А Г Гейн, А И Назаров, Е В Оспенникова (применение информационных технологий при обучении физике), П В Зуев (повышение эффективности обучения физике), И А Иродова, Н А Клещева, (обучение физике в учреждениях профессионального образования), Г В Ерофеева, В В Ларионов, Л В Масленникова (профессиональная направленности при обучении физике будущих инженеров), А В Ельцов, А А Фадеева, О А Яворук (интеграционные процессы при обучении физике), А А Синявина (обобщение и систематизация физических знаний), С А Суровикина (формирование естественнонаучного мышления) и др

Их исследования посвящены решению различных проблем, но не рассматривается проблема обучения студентов вузов на основе учета их психологических особенностей К психологическим особенностям обучаемых, мало изменяющимся, устойчивым характеристикам, существенным для процесса обучения, относят когнитивные стили Когнитивные стили - это индивидуально своеобразные способы восприятия, анализа, структурирования и категоризации своего окружения Работа интеллекта большинства людей характеризуется преобладанием того или иного когнитивного стиля Преобладающие когнитивные стили являются достаточно устойчи-

выми на протяжении жизни обучаемого Для разработки педагогических концепций, обеспечивающих обучение и развитие студентов в соответствии с их индивидуальными когнитивными стилями, в том числе и при обучении физике, необходимо комплексное психолого-педагогическое изучение человека Исследователи приводят более десяти когнитивных стилей Например, полезависимость/поленезависимость, импульсивность/рефлексивность, узость/широта диапазона эквивалентности, когнитивная простота/когнитивная сложность, фокусирующий/сканирующии контроль, сглаживание/заострение различий и др

При изучении физики у студентов возникают затруднения в переводе информации из одной формы представления в другую, что снижает их познавательные возможности Эту особенность интеллекта характеризует когнитивный стиль «ригидность/гибкость когнитивного контроля», он отражает степень объективной трудности в смене способов переработки информации, представленной в различных формах В диссертационном исследовании рассматривается когнитивный стиль «ригидность/гибкость когнитивного контроля» и его влияние на познавательные возможности студентов Ригидный контроль свидетельствует о трудностях в переходе от одного способа представления информации к другому, тогда как гибкий - об относительной легкости такого перехода Выбор данного когнитивного стиля обусловлен тем фактом, что информация в курсе физики представляется в различных формах (вербальной, аналитической, графической, предметно-практической и др)

Профессором М А Холодной выделены виды стилевого поведения, представляющие собой иерархическую структуру стили кодирования информации —> стили переработки информации

Стили кодирования информации - это субъективные средства, с помощью которых в ментальном опыте человека воспроизводится окружающий мир Проблема возможных способов кодирования информации человеком изучалась рядом исследователей Так, Е П Ильин и И П Павлов выделяли два стиля кодирования информации (чувственно-наглядный и словесно-речевой), Дж Брунер и Л М Веккер - три стиля (в виде предметных действий, наглядных образов и языковых знаков), МА Холодная выделяет четыре стиля (сенсорно-эмоциональный, визуально-пространственный, предметно-практический, словесно-речевой)

Учитывая специфику обучения физике в вузе (проведение лекционных, практических и лабораторных работ), мы рассматриваем стили кодирования информации, соответствующие формам представления физическои информации

1) словесно-символический,

2) визуально-пространственный,

3) предметно-практический

Обучение с учетом когнитивных стилей возможно в условиях нежесткой внутренней дифференциации и создает объективные условия для индивидуализации образовательного процесса в сял> разнообразия и вариативности образовательной среды, а также за счет разнообразных форм взаимоотношений обучаемых с различным складом ума Под внутренней дифференциацией понимают такую организацию обучения, при которой учет индивидуальных способностей обучаемых осуществляется в рамках их обучения в обычных группах

Анализ результатов констатирующего этапа педагогического эксперимента и анализ публикаций показывают, что, несмотря на большую значимость учета когни-

тивных стилей студентов при обучении физике в большинстве вузов, разработка и внедрение таких методических систем не проводилась Было выдвинуто предположение, что учет индивидуальных когнитивных стилен при обучении является резервом повышения эффективности образовательного процесса в вузах

Таким образом, анализ нормативных документов, психолого-педагогических исследований и исследований в области теории и методики обучения физике позволяет выделить ряд противоречий

-между объективной потребностью общества в подготовке высококвалифицированных инженеров и неразработанностью систем обучения, позволяющих достигать требуемого уровня на основе учета их индивидуальных когнитивных стилей,

- мевду коллективным характером обучения студентов вузов и индивидуальным характером усвоения физической информации в соответствии со своими познавательными особенностями,

- между необходимостью создания оптимальных условий для познавательной деятельности студентов вузов при изучении физики и недостаточной разработанностью таковых в соответствии с индивидуальными когнитивными стилями студентов,

- между необходимостью внедрения в учебный процесс вузов достижений психолого-педагогических наук и преобладающими традиционными подходами при обучении физике,

- между необходимостью развития личностно-ориентированного подхода применительно к когнитивной деятельности и недостаточным количеством таковых разработок в педагогической науке

Из вышеперечисленного становится очевидной актуальность исследования, проблемой которого является поиск ответа на вопрос какими должны быть концепция, модель, практическая реализация методической системы обучения физике студентов вузов на основе когнитивных стилей и средства ее осуществления Объект исследования: процесс обучения физике студентов вузов Предмет исследования: методическая система обучения физике студентов инженерных вузов на основе учета их когнитивных стилей

Цель исследования - теоретическое обоснование и разработка концепции методической системы обучения физике студентов на основе учета их когнитивных стилей, а также реализация методической системы в условиях инженерного вуза

Гипотеза исследования представляет собой предположение о том, что эффективность образовательного процесса по физике в вузе повысится, если

- разработать концепцию методической системы обучения физике, построенную на идее о повышении эффективности подготовки студентов за счет организации обучения в условиях нежесткой внутренней дифференциации на основе предпочтительных стилей кодирования информации с целью создания равных комфортных условий обучения и формировании мобильности стилевого поведения студентов,

- в основу концепции положить систему принципов, обеспечивающих теоретическую разработку и практическую реализацию концепции методической системы обучения физике на основе учета когнитивных стилей Основными являются принципы модельного представления физической информации, информационной мобильности, предметно-практического представления информации, междисцилинар-ной интеграции,

- на основе выдвинутой концепции разработать модель методической системы обучения физике студентов вузов, включающую систему принципов, основные линии реализации концепции, внутренние и внешние факторы, влияющие на образовательный процесс, совокупность основных структурных элементов, а именно цели обучения, содержание, формы, методы и средства обучения,

- разработать и внедрить методику мониторинга, по параметрам диагностика психологических особенностей студентов, уровень освоения студентами приемов перевода физической информации в различные формы, уровень подготовленности по физике, уровень мотивации к изучению физики,

- внедрить разработанную методическую систему в учебный процесс и оценить ее педагогическую эффективность по перечисленным выше параметрам

Под педагогической эффективностью мы понимаем увеличение объема знаний, формирование мобильности стилевого поведения при изучении физики, усиление мотивации к изучению физики

Методологическую основу исследования составляют:

- Исследования в обчасти педагогики и психологии по проблеме структуры интеллекта человека, его индивидуальных способностей и учета индивидуальной структуры интеллекта в учебном процессе

Проблемам разработки структуры интеллекта человека посвящены работы зарубежных ученых Ж Пиаже, Ч Спирмена, Л Терстоуна, Дж Гилфорда, Р Б Кэттл-ла, Г 10 Айзенка, Р Л Солсо, Р Стернберга др , причем разработкой факторных моделей интеллекта занимались Ч Спирмен, Л Терстоун, Дж Гилфорд, Р Б Кэттелл и др Авторами монометрических моделей интеллекта являются Г10 Айзенк, Р Л Торндайк, Л Т Ямпольский и др Исследователями в области когнитивных моделей интеллекта являются Р Стернберг, А Демитроу, М А Холодная, Р Л Солсо, В Н Дружинин и др

Традиционно в отечественной педагогике рассматривались не когнитивные стили обучаемых, а их индивидуальные способности Проблема индивидуальных способностей рассматривалась в работах Б М Теплова, В Д Шадрикова, Д Н Зава-лишиной, В Н Дружинина, Е П Ильина и др Психолого-педагогические особенности познавательных процессов исследовались А Б Брушлинским, Н Ф Талызиной, а также И А Зимней, С Л Рубинштейном, Т В Габай и др

- Исследованиям в области личностно-ориентированного подхода посвящены работы Н А Алексеева, Ш А Амонашвили, Е В Бондаревской, М А Викулиной, Б С Гершунского, И С Якиманской и др

Дифференцированный подход как частный случай личностно-ориентированного подхода, рассматривался в работах Н С Пурышевой, И Э Унт, Е С Рабунского, Г Н Степановой и др Проблеме дифференциации и индивидуализации обучения на основе когнитивных стилей посвящены работы зарубежных исследователей Р Райдинга, И Чима, Дж Хейса, К Эллисона и др Среди российских педагогов и психологов эту проблему исследовали А Е Дружинин, Г А Берулава, В А Колга и др

- Информационный подход в образовании рассматривался в работах А С Архангельского, В С Степина, применительно к конкретным дисциплинам в работах Г Н Степановой, А А Дорофеева и др

- Деятельностный подход Это направление исследовалось в трудах Б Г Ананьева, Л С Выготского, П Я Гальперина, А Н Леонтьева, С Л Рубинштейна, Н Ф Талызиной и др В области теории и методики обучения физике деятельностный подход разрабатывался в работах Р В Майера, Г П Стефановой, Н И Одинцовой, И А Круговой и др

- Философское исследование понятия «модель» и «моделирование» в теории познания представлено в работах Я Г Неуймина, В А Штофа и др Дидактические аспекты моделирования при обучении физике исследовались в работах В С Идиатулина, 10 А Воронина, Р М Чудинского, В С Михалкина, А С Кондратьева, М Э Филиппова, В В Фоменко и др

- Обогащающий подход, предполагающий обогащение стилевых характеристик обучаемых, исследовался в работах М А Холодной, Э Г Гельфман и др

- Работы в области педагогической интеграции Исследования интеграционных процессов в системе высшего образования велись М Н Берулавой, А Ф Елисеевым, Ю А Кустовым, Н Ф Талызиной и др Большой вклад в развитие интеграционных подходов внесли В С Безрукова, Н К Чапаев и др

-Работы в области процесса обучения в высшей школе С И Архангельский (применение информационного подхода при обучении в высшей школе), А А Вербицкий (контекстный подход), В В Ларионов (проблемно-ориентированное обучение), С В Бубликов, Ю И Дик, В С Леднев (концепция формирования содержания обучения), Д В Чернилевский (технологический подход), О А Козлов, Г А Кручи-нина, И В Роберт (информатизация образования) и др

В соответствии с целью, объектом, предметом и гипотезой определены следующие задачи исследования

1 Изучить состояние проблемы обучения студентов вузов с учетом психологических особенностей обучаемых и обосновать возможность и необходимость нежесткой внутренней дифференциации при обучении студентов физике на основе индивидуальных когнитивных стилей

2 Выявить психолого-педагогические обоснования возможности обучения студентов вузов с учетом их индивидуальных когнитивных стилей

3 Сформировать понятийно-терминологическое обеспечение концепции методической системы обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей

4 Описать структуру и содержание концепции методической системы обучения физике студентов в вузе на основе учета их индивидуальных когнитивных стилей

5 Разработать модель методической системы обучения физике студентов вузов, отражающую структурные компоненты самой системы, а также совокупность внешних и внутренних факторов, влияющих на функционирование системы обучения

6 В соответствии со сформулированной концепцией методической системы обучения и созданной моделью разработать и апробировать, в условиях инженерно-педагогического вуза, методическую систему обучения физике студентов вузов, включающую компоненты цель, содержание, методы, средства и формы обучения

7 Провести педагогический эксперимент, подтверждающий эффективность разработанной методической системы обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей

Логика и основные этапы исследования. Исследование проводилось с 1991 по 2008 год

Первый этап (1991 -2002 гг ) - анализ состояния проблемы обучения физике студентов в вузе и выявление резервов повышения эффективности образовательного процесса Теоретико-методологическое исследование учебной и научной литературы в области психологии, педагогики, теории и методики обучения физике, философии, теории информации и др Проверка актуальности выбранной тематики, разработка гипотезы исследования, определение целей, постановка задачи исследования

Второй этап (2003 -2005 гг) - разработка концепции методической системы обучения студентов вузов с учетом их когнитивных стилей, модели методической системы, включающей целевой, процессуальный, содержательный и результативный компоненты Разработка методической системы обучения, включающей цели, содержание, формы, методы и средства обучения Разработка и внедрение в учебный процесс элементов модели обучения физике и доведение их до уровня методик

Третий этап (2006 - 2008 гг) связан с внедрением результатов работы в практику обучения физике студентов в вузах, организацией опытно-экспериментальной работы и анализом полученных экспериментальных данных Осуществлено внедрение результатов исследования в вузах России Работа над оформлением диссертации Результаты исследования были апробированы на международных, всероссийских и региональных научных конференциях и семинарах, в центральной педагогической печати

Научная новизна исследования заключается в следующем:

1 Осуществлено комплексное психолого-педагогическое исследование процесса обучения физике студентов вузов, основанное на интеграции достижений психологической науки в области когнитивной психологии, педагогики высшей школы и теории и методики обучения физике Результаты исследования обеспечивают обучение и развитие студентов в соответствии с их индивидуальными когнитивными особенностями

2 Внесен определенный вклад в развитие направления теории и методики обучения физике - обучение студентов вузов с учетом их индивидуальных когнитивных стилей

3 Разработана концепция методической системы обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей Концепция раскрывается через следующие идеи

- сочетания личностно-оринентированного, дифференцированного, деятельно-стного, модельного, обогащающего и информационного подходов при обучении физике,

- обучение студентов вузов физике возможно на основе учета их индивидуальных когнитивных стилей, в частности когнитивного стиля «ригидность/гибкость когнитивного контроля», а также предпочтительных стилей кодирования информации,

- содержание курса физики можно представить как совокупность учебных моделей материальной, графической, аналитической и др - при условии равноправности различных форм представления физической информации,

- перевод физической информации в различные формы представления возможно осуществить путем интеграции физики с курсами математики, инженерной графики и информатики на основе выделения связеобразующих элементов содержания средствами системы междисциплинарных учебных заданий

4 Выдвинутая концепция базируется как на системе общедидактических, так и уточненных автором принципов модельного представления физическом информации, формирования информационной мобильности, предметно-практического представления информации, междисцилинарной интеграции

5 Разработана модель методической системы обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей, содержащая следующие компоненты целевой, содержательный, процессуальный (методы и формы обучения), мотиваци-онный и результативный

6 Разработана методическая система обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей, включающая цети, содержание, методы и средства, организационные формы Основной целью является повышение эффективности подготовки студентов вузов в области физики за счет формирования информационной мобильности студентов Содержание курса физики представлено в виде совокупности моделей, имеющих различные формы Введение содержания в учебный процесс осуществляется путем применения авторских методик проведения лекционных, практических и лабораторных занятий по физике, а также методики организации самостоятельной работы студентов, учитывающих индивидуальные психологические особенности студентов (предпочтительный стиль кодирования информации, «ригидность/гибкость когнитивного контроля»)

Теоретическая значимость исследования заключается в том, что его результаты вносят вклад в развитие теоретических основ обучения физике студентов вузов

1 Теоретически обоснована необходимость и возможность осуществления нового направления обучения физике студентов вузов - обучение на основе учета когнитивных стилей Полученное новое теоретическое знание, разрешающее противоречия, связанные с необходимостью поиска новых путей повышения эффективности процесса обучения физике студентов в вузах и с неразработанностью подходов к обучению, основанных на учете индивидуальных когнитивных стилей

2 В рамках разработанной концепции методической системы обучения студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей расширено понятие личностно-ориентированного обучения за счет интеграции психолого-педагогического знания и знания в области теории и методики обучения физике

3 Сформулирована система уточненных принципов обучения, среди них

- принцип модельного представления физической информации предполагает, что курс физики можно представить как совокупность учебных моделей, а именно материальной, графической, аналитической и др, причем различные формы представления информации являются равноправными,

- принцип формирования информационной мобильности предполагает обеспечение перевода физической информации студен 1ами из одной формы в другую, применяя логические, математические, графические и информационные методы, что по-

зволяет обучающимся осваивать информацию, представленную в различных формах, и обогащать стилевые характеристики интеллектуального поведения

- принцип предметно-практического представления информации предполагает, что источником физической информации могут быть не только вербальные, графические или аналитические источники, но и процесс предметно-практической деятельности при изучении физики

- принцип информационности предполагает, что учебный процесс в вузе определяется как процесс приема, передачи, хранения, использования и преобразования учебной информации Обучение является процессом общения (коммуникативным процессом) с целью передачи информации (знаний и способов деятельности)

- принцип междисциплинарной интеграции предполагает реализацию интеграции курса физики с курсами математики, информатики и инженерной графики на основе выделения связеобразующих элементов содержания, применяя методы универсализации, унификации и экстраполяции

4 Выделены линии реализации концепции методической системы обучения физике на основе учета когнитивных стилей психологическая, организации физической информации, организации системы занятий, установления межпредметных связей

5 Уточнена сущность понятий «линия реализации концепции» и «системообразующие междисциплинарные понятия»

Практическая значимость заключается в том, что

Основные результаты исследования доведены до конкретных методических разработок и рекомендаций

1 Разработаны методики

- модельного введения физической информации на лекционных занятиях,

- последовательного выполнения системы физических заданий включающую тренировочные задачи (первого и второго типов) —> базовые задачи —<• комплексные расчетно-графические задания,

- вариативного выполнения лабораторных работ в зависимости от предпочтительного стиля кодирования информации студентом,

- организации самостоятельной работы студентов

- мониторинга эффективности учебного процесса по показателям

ригидность/гибкость когнитивного контроля, преобладающий стиль кодирования информации,

уровень усвоения физической информации, уровень освоения студентами приемов перевода физической информации в различные формы, мотивация к изучению физики

2 Разработаны учебные пособия «Модели в физике», «Физика и автомобиль», «Комплект методического обеспечения по учебной дисциплине «Физика»», «Организация и проведение лабораторного практикума по физикеч\ "Расчет гюм рсшпос 1 и измерений при выполнении лабораторных работ по физике с использованием компьютерных технологий», «Сборник задач по физике Электромагнетизм» и др

3 Полученный опыт внедрения системы обучения физике опубликован в монографиях «Проектирование содержания спецкурсов при подготовке педагога профессионального обучения», «Теоретические основы дифференциации при обучении

студентов вузов», «Реализация системы обучения студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей» и может быть использован при обучении студентов вузов

4 Внедрение в педагогическую практику методической системы обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей позволило повысить эффективность подготовки студентов вузов в области физики по показателям

- подготовленность в области физики - объем полученных знаний,

- перевод физическом информации в различные формы представления,

- мотивация к изучению физики и интерес к обучению по выбранной специальности

На защиту выносятся:

1 Методолого-теоретические основы процесса обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей, которыми выступают методологические подходы (личностно-оринентированный, дифференцированный, деятельностный, модельный, обогащающий и информационный), совокупность общенаучных (гуманизации, интеграции, системности) и специальных (модельного представления физической информации, формирования информационной мобильности, предметно-практического представления информации, междисцилинарион интеграции) принципы обучения

2 Концепция методической системы обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей, базирующаяся на следующих идеях

- сочетания личностно-оринентированного, дифференцированного, деятельно-стного, модельного, обогащающего и информационного подходов при обучении физике,

- обучение студентов вузов физике возможно на основе учета их индивидуальных когнитивных стилей, в частности когнитивного стиля «ригидность/гибкость когнитивного контроля», а также предпочтительных стилей кодирования информации,

- содержание курса физики можно представить как совокупность учебных моделей материальной, графической, аналитической и др - при условии равноправности различных форм представления физической информации

- перевод физической информации в различные формы представления возможно осуществить путем интеграции физики с курсами математики, инженерной графики и информатики на основе выделения связеобразующих элементов содержания средствами системы междисциплинарных учебных заданий

3 Модель методической системы обучения физике студентов вузов, построенная на системе общедидактических и уточненных принципов, учитывающая когнитивный стиль «ригидность/гибкость когнитивного контроля», включающая целевой, содержательный, процессуальный, результативный компоненты и линии реализации концепции психологическую организационную, введения физической информации, организации системы занятий, установления межпредметных связей

4 Методическая система обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей, включающая цели, содержание, методы и средства, организационные формы

Система цепей является системообразующим элементом и включает цели образовательную - повышение подготовленности студентов в области физики, развивающую - формирование информационной мобильности, воспитательную - фор-

мирование профессиональной направленности личности и ценностного отношения к изучению физики

Содержание курса физики отобрано и систематизировано на основании принципов психологических закономерностей представления изучаемого материала, полисистемности, интегративности, вариативности, профессиональной направленности, многоуровневой организации учебного материала Содержание курса физики позволяет осуществлять перевод физической информации в различные формы представления

Методика модельного представления физической информации в курсе лекции базирующаяся на идее о возможности представления дисциплины «Физика» как совокупности моделей Перевод информации в различные формы представления возможен путем применения логических и частнонаучных методов

Методика последовательного выполнения системы физических заданий тренировочные задачи (первого и второго типов) —> базовые задачи —> комплексные расчетно-графические задания, базирующаяся на разработанной системе приемов и методов перевода физической информации в различные формы представления

Методика вариативного выполнения лабораторных работ в зависимости от предпочтительного стиля кодирования информации

Методика организации самостоятельной работы студентов, включающая пакет индивидуальных заданий для самостоятельного выполнения студентом и способы их выполнения

Методика мониторинга когнитивных особенностей студентов и эффективности подготовки студентов по физике в процессе обучения в вузе, включающая систему тестовых заданий и способы их применения в учебном процессе для измерения следующих параметров

- предпочтительный стиль кодирования информации,

- показатель ригидность/гибкость когнитивного контроля,

- уровень освоения студентами приемов перевода физической информации в различные формы представления,

- уровень подготовленности студентов в области физики,

- уровень мотивации к изучению физики

Апробация и внедрение результатов исследования

Основные положения диссертации, теоретические и практические результаты докладывались и обсуждались на международных конференциях «Физика в системе современного образования» (г Ярославль, С -Петербург, 2001, 2003, 2007), «Физическое образование проблемы и перспективы развития» (г Москва, 2005, 2007, 2008), «Высокие технологии в педагогическом процессе» (г Н Новгород, 2001 - 2006), «Современные методы физико-математической науки» (г Орел, 2006 г), «Инновации в системе непрерывного профессионального образования» (г Н Новгород 2007, 2008) и др На всероссийских и региональных конференциях «Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов) - (Чепя-б""ск 1999), ^Иььовациинные технологии в педагогике и на производстве» (г Екатеринбург 2000, 2001 г), «Проблемы интеграции естественнонаучных дисциплин в высшем педагогическом образовании» (г Н Новгород, 2001), «Актуальные вопросы развития образования и производства» (гН Новгород, 2001 - 2006), «Проблемы фундаментализации и профессиональной направленности инженерного и инженерно-педагогического образования» (г Н Новгород, 2004 -2006), «Проблемы профессиональной направленности естественнонаучного и технического образования» (г Н Новгород, 2005, 2006), «Современные проблемы науки, образования и производства» (г Н Новгород, 2006), «Наука и молодежь» (г Н Новгород, 2007, 2008), «Современные 10

тенденции развития профессионального образования в подготовке специалистов в области автомобилестроения» (Н Новгород, 2007), «Развитие творческого наследия С Я Батышева в системе непрерывного профессионального образования» (Н Новгород, 2007) и др

Разработанная методическая система внедрена в учебный процесс следующих вузов ГОУ ВПО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет», ГОУ ВПО «Нижегородское высшее военно-инженерное командное училище (военный институт)», ГОУ ВПО «Шуйский государственный педагогический университет», НОУ ВПО «Нижегородский филиал университета Российской Академии образования», о чем имеются акты о внедрении

Под руководством диссертанта защищено две кандидатские диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук по специальности 13 00 02 Работа выполнена при поддержке грантов Министерства образования РФ «Педагогические основы обучения естественнонаучным дисциплинам студентов инженерно-педагогического вуза» (Шифр ГОО -2 1 135) и «Инновационные технологии при обучении естественнонаучным дисциплинам» (Шифр Г02 - 2 1 - 84)

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка и приложений В списке литературы 362 наименования

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы противоречия, обуславливающие выбор проблемы, определены объект, предмет, цели исследования, поставлены задачи и отражены методы исследования, сформулирована гипотеза, охарактеризованы новизна, теоретическая и практическая значимость исследования, 'положения, выносимые на защиту, приведены сведения об апробации и внедрении результатов исследования

В первой главе «Психолого-педагогические основы обучения студентов в вузе на основе индивидуальных особенностей структуры интеллекта» рассмотрены различные представления о структуре интеллекта, а также анализируются различные модели структуры интеллекта человека, среди них факторно-аналитические концепции интеллекта, монометрические концепции, когнитивные модели интеллекта

Приводится анализ соотношения понятий «когнитивный стиль», принятого в когнитивной модели интеллекта, и «способности», традиционно принятого в педагогической науке Приводится анализ зависимости успешности в обучении различным дисциплинам от структуры интеллекта человека

В современной психолого-педагогической литературе существует множество подходов к определению интеллекта, так, например, Р Л Солсо считает, что «Интеллект - способность осмысленно приобретать, воспроизводить и использовать знания, понимать конкретные и абстрактные идеи, постигать отношения между идеями и образами» '

Исследователями выделены несколько моделей интеллекта, в частности факторные, монометрические и др

Когнитивные модели описывают, как информация обнаруживается человеком, представляется, преобразуется в знание и как эти знания используются Исследователями когнитивных моделей интеллекта являются Р Стернберг, Н Во, Д Норманн,

'Солсо, Р Л Когнитивная психотогия/Р Л Солсо -М Тривола, М Либерия, 2002 -600 с

А Демитроу, Р Л Солсо и др, а также представители отечественной психологической школы В Н Дружинин, М А Холодная и др В Н Дружинин выделил три типа интеллекта вербальный, математический и пространственный - и установил корреляции между успешностью обучения по различным предметам и познавательными способностями Предложенная В Н Дружининым структура интеллекта была расширена и уточнена М А Холодной Ею выделены виды стилевого поведения, представляющие собой иерархическую структуру, в частности стили кодирования информации —► стили переработки информации (когнитивные стили) Они отражают, как человек воспринимает и перерабатывает поступающую информацию и может ли он контролировать работу своего интеллекта

Осуществить диагностику индивидуальных стилей кодирования и переработки информации (когнитивных стилей) возможно различными методами, в частности, применяя наблюдение и тестирование

Перед современной педагогической наукой стоит проблема «конфликта стилей», т е несоответствия познавательного стиля ученика с разными аспектами образовательной среды При традиционном обучении представление учебной информации ориентировано на словесно-символический способ кодирования информации, что обеспечивает оптимальную траекторию обучения не для всех студентов Значительная группа студентов предпочитает предметно-практический или визуальный способы кодирования и переработки информации

В отечественной психолого-педагогической науке проблему формирования способностей обучаемых исследовали В Д Шадриков, Б М Теплов, К К Платонов, А Н Леонтьев, Т В Габай, С Л Рубинштейн и др Несмотря на несколько разные взгляды перечисленных ученых, можно сделать вывод, что способности человека, формируются в процессе деятельности, а структура интеллекта является врожденным свойством человека Индивидуальный познавательный стиль, включающий индивидуальные стили кодирования информации и когнитивный стиль, является врожденным свойством человека

При обучении физике на основе учета когнитивных стилей студентов необходимо рассмотреть следующие подходы личностно-оринентированный и дифференцированный, деятелыюстный, модельный, обогащающий, информационный и др

Личностно-оринентированный и дифференцированный подходы Основываясь на трудах Н А Алексеева, Ш А Амонашвили, Е В Бондаревской, Б С Гершунского, И С Якиманской и др, можно определить сущность личностно-ориентированного подхода в обучении, которая заключается в индивидуализации системы научных знаний и практических умений, оказывающих влияние на поведение человека с целью изменения его личностных качеств Личностно-ориентированное обучение предполагает учет индивидуальных свойств личности обучаемых, мы предлагаем учитывать когнитивные особенности личности, а именно предпочтительный способ кодирования информации и когнитивный стиль

Противоречие между необходимостью индивидуализации обучения и массовым (фронтальным) характером обучения возможно разрешить, применяя дифференцированное обучение Проблемы дифференцированного обучения в целом исследовались И Э Унт, Е С Рабунским, Н С Пурышевой, Г Н Степановой, Ю В Борисовой и др Дифференцированное обучение является одним из частных случаев лич-ностно-ориентированного обучения Поскольку когнитивные стили являются устой-

чивой характеристикой личности, это делает возможным реализацию дифференцированного обучения на их основе и закрепление за каждым студентом индивидуального пути обучения, что делает процесс обучения более эффективным и комфортным

Обогащающий подход Идея обогащающего подхода в обучении, выдвинутая М А Холодной и развитая Э Г Гельфман, заключается в обогащении стилевых характеристик обучаемых Целью обучения становится не традиционное формирование системы знаний, умений и навыков, а интеллектуальное воспитание, которое заключается в обогащении индивидуального ментального (умственного) опыта обучаемого, которое и выступает в качестве психологической основы интеллектуального роста личности

Информационный подход Информационный подход рассматривался в работах А С Архангельского, Г Н Степановой, А А Дорофеева, Л Г Антошиной, В И Не-делько, Б А Струкова, Е В Оспенниковой, Б Ф Абросимова и др Согласно информационному подходу знание представляет собой упорядоченное накопление информации Обучение можно рассматривать как накопление информации в памяти и развитие способности устанавливать связи и отношения Процесс обучения неразрывно связан с получением, обработкой, хранением и воспроизведением учебной информации Информация для изучения может быть представлена всеми возможными способами учебник, справочная и дополнительная литература, рабочие тетради, сборники задач и т д Источниками информации могут быть как теоретические, так и эмпирические методы познания Обучение, согласно информационному подходу, является процессом общения с целью передачи информации (знаний и способов деятельности)

Деятгльностный подход Это направление исследовалось в трудах Б Г Ананьева, Л С Выготского, П Я Гальперина, А Н Леонтьева, С Л Рубинштейна, Н Ф Талызиной, Г П Стефановой, Н И Одинцовой, И А Круговой и др Под дея-тельностным подходом понимается методологическое направление исследований, в основу которого положена категория предметной деятельности Чем разнообразнее и продуктивнее значимая для личности деятельность, тем эффективнее происходит овладение общечеловеческой и отечественной культурой Поскольку мы исходим из положения, что предметная деятельность по физике должна стать источником физической информации для лиц с предпочтительным предметно-практическим стилем кодирования информации, то предметная деятельность по физике становится объектом нашего изучения

Базовым принципом деятелыюстного подхода является принцип предметности Принцип предметности - точное указание тех специфических действий, которые необходимо произвести с предметами, чтобы, с одной стороны, выявить содержание будущего понятия, с другой - изобразить это первичное содержание в виде знаковых моделей То есть посредством реализации данного принципа возможно получение содержания физических понятий и перевод их в другие формы представления графические, аналитические, вербальные и т д

Для практической реализации данного подхода необходимо составление плана действий (процесса взаимодействия с каким-либо предметом, в котором достигается определенная, заранее определенная, цель) и операций (структурная единица деятельности человека, соотносимая с задачей и с предметными условиями ее реализа-

ции), которые необходимо выполнить студентам для получения новой информации и ее фиксации в виде знаковых моделей

Модельный подход Исследование понятия «модель» и «моделирование» в теории познания представлено в работах Я Г Неуймина, В А Штофа и др Дидактические аспекты моделирования при обучении физике исследовались в работах В С Идиатулина, Ю А Воронина, Р М Чудинского, В С Михалкина, А С Кондратьева, М Э Филиппова, В В Фоменко и др

Каждому материальному объекту соответствует множество в равной мере адекватных, но различных по существу моделей, связанных с разными задачами С информационной точки зрения, три основные формы представления модели, а именно концептуальная (мысленная), знаковая и материальная - равноправны Переход от одной модели к другой всегда связан с ее обогащением и, соответственно, с получением некоторой дополнительной информации об объекте за счет обобщения и упорядочения данных

Таким образом, информация, содержащаяся в различных формах моделей одинакова, но различается по формам ее представления или воспроизведения Так, например, физическое явление может быть описано в вербальной форме, представлено таблицей данных, охарактеризовано графиком, описано аналитической формулой, «решено» на персональном компьютере или представлено в виде реальной модели -лабораторной установки Выбор той или иной формы представления информации может зависеть от особенностей изучаемого объекта, от разработанности языков описания и материальных моделирующих установок, удобства использования модели, а также с учетом предпочтительных способов кодирования информации студентами

Таким образом, перечисленные подходы составляют психолого-педагогические основы дифференциации при обучении физике студентов в вузе на основе учета их индивидуальных когнитивных стилей

Во второй главе «Концепция методической системы обучения физике студентов вузов с учетом их когнитивных стилен», анализируя ряд педагогических исследований, мы пришли к выводу, что педагогическая концепция должна включать следующие компоненты психолого-педагогические основы концепции, инновационную авторскую идею, систему принципов, на которых базируется концепция, особенности реализации концепции, линии реализации концепции, модель исследуемой педагогической системы

Концепция базируется на следующих идеях

- сочетания личностно-оринентированного, дифференцированного, деятельно-стного, модельного, обогащающего и информационного подходов при обучении физике и др,

- обучение студентов вузов физике возможно на основе учета их индивидуальных КОГНИТИВНЫХ стилей В частности 1тгнит"В,1ОГО стиля \\рыГиДпОСТЬ/1 ибкость когнитивного контроля», а также предпочтительных стилей кодирования информации,

- содержание курса физики можно представить как совокупность учебных моделей материальной, графической, аналитической и др - при условии равноправности различных формы представления физическом информации,

- перевод физической информации в различные формы представления возможно осуществить путем интеграции физики с курсами математики, инженерной графики и информатики на основе выделения связеобразующих элементов содержания средствами системы междисциплинарных учебных заданий и комплексных расчет-но-графических работ

Элементы педагогической концепции наполняются содержанием в соответствии с предложенными идеями

1 Психолого-педагогические основы концепции описаны нами в первой главе исследования

2 Инновационной авторской идеей концепции методической системы обучения физике студентов вузов является идея о повышении эффективности обучения за счет организации обучения в условиях нежесткой внутренней дифференциации на основе учета индивидуальных когнитивных стилей студентов с целью создания равных комфортных условий обучения и формирования мобильности стилевого поведения в рамках изучения дисциплины «Физика», что расширяет познавательные возможности обучаемых

3 Отобранная нами система принципов включает как общедидактические принципы, так и ряд авторских, среди них

- Принцип модельного представления физической информации предполагает, что курс физики можно представить как совокупность учебных моделей материальной, графической, аналитической и др , причем различные виды представления информации являются равноправными На основании данного принципа становится возможным вариативное представление физической информации в оптимальной для студентов форме (в соответствии с предпочтительным стилем кодирования информации) с последующим переводом ее в другие формы представления

- Принцип формирования информационной мобильности предполагает обеспечение перевода физической информации, представленной в различных формах студентами, из одной формы в другую, применяя логические, математические, графических и информационные методы, что позволяет осваивать информацию, представленную в различных формах, и обогащать стилевые характеристики интеллектуального поведения В нашем исследовании переход с полюса «ригидность» к полюсу «гибкость» при изучении физики в рамках когнитивного стиля «ригидность/гибкость когнитивного контроля

- Принцип предметно-практического представления информации предполагает, что источником физической информации могут быть не только вербальные, графические или аналитические источники, но и процесс предметно-практической деятельности при изучении физики Предметно-практическая деятельность является предпочтительным источником информации для студентов с соответствующим стилем кодирования информации, с последующим переводом ее в другие формы представления Реализация данного принципа требует, в соответствии с общедидактическим принципом предметности, разработки совокупности тех специфических действий с предметами, чтобы, с одной стороны, выявить содержание будущего физического понятия, с другой - изобразить это первичное содержание в виде знаковых моделей

- Принцип информационности предполагает, что учебный процесс в вузе определяется как процесс приема, передачи, хранения, использования и преобразования

учебной информации Обучение является процессом общения (коммуникативным процессом) с целью передачи информации (знаний и способов деятельности)

- Принцип междисциплинарной интеграции предполагает реализацию интеграции курса физики с курсами математики, информатики и инженерной графики на основе выделения связеобразующих междисциплинарных понятий, применяя методы универсализации, унификации и экстраполяции Под связеобразующими междисциплинарными понятиями мы понимаем элементы содержания курсов математики, информатики и инженерной графики, знание которых необходимо для полноценного восприятия курса физики Применяя связеобразующие междисциплинарные понятия возможен перевод физической информации в различные формы представления, что расширяет познавательные возможности студентов с различными предпочтительными стилями кодирования информации и способствует формированию «гибкости когнитивного контроля» при изучении физики

4 Особенности реализации концепции Реализация концепции осуществляется в условиях

- Гуманизации образования, что предполагает организацию учебного процесса, направленную на развитие личности студентов в психологически комфортных условиях, познание в соответствии со своими индивидуальными когнитивными стратегиями, реализацию своего творческого потенциала

- Недостаточной сформированности у студентов совокупности знаний дисциплин физического, математического и графического циклов, позволяющш свободно воспринимать учебную информацию, представленную в различных формах Разработанная методическая система обучения компенсирует недостаточность подготовки по вышеперечисленным дисциплинам в области связеобразующих элементов содержания и позволяет студентам воспринимать физическую информацию в предпочтительной для каждого студента форме

- Малой изученности проблемы обучения студентов с учетом их когнитивных стилей, что вынуждает опираться не на труды педагогов и методистов в области теории и методики обучения физике, а на результаты исследований в области когнитивной психологии

5 Линии реализации выдвинутой концепции Под линиями реализации концепции мы понимаем направления и последовательность действий, которые необходимо совершить для реализации концепции Реализация концепции в учебном процессе осуществляется по нескольким линиям

Психологическая линия предполагает определение предпочтительного способа кодирования информации обучаемым, а также определение показателя «ригидность/гибкость когнитивного контроля»

Линия организации физической информации предполагает представление информации в различных формах, в частности, вербальным способом, письменной речью, знаковым гредставлсписм, графическим, предметно-практическим др , что соответствует различным способам восприятия информации

Линия организации системы занятий Традиционная для системы высшего образования система занятий включает лекционные, практические, лабораторные занятия, а также самостоятельную работу студентов Лекции должны оставаться направляющей формой учебного процесса На лекции наиболее распространенный метод изложения материала - информативный Особая нагрузка в предлагаемой системе

ложится на систему лабораторных занятий по физике Наряду с общепринятыми функциями лабораторных занятий на них возлагается и информационная функция

Установление межпредметных связей между дисциплинами различных циклов Первый уровень - это дисциплины физического, математического и графического циклов Второй уровень - это дисциплины информационного цикла Третий уровень - это дисциплины профессионального цикла Эта линия обеспечивает перевод физической информации на математический и графический языки, объединение математической, графической, материальных моделей в рамках компьютерного моделирования

6 Модель методической системы должна отражать все элементы реальной методической системы

Основные положения концепции позволяют разработать модель методической системы

В третьей главе «Модель методической системы обучения физике студентов вузов с учетом их когнитивных стилей» приводится разработанная модель Опираясь на работы НВ Кузьминой и ММ Пышкало, мы считаем, что методическая система включает следующие компоненты цели, содержание, методы и средства, организационные формы Модель представлена па рис 1 и включает все элементы методической системы Целевой компонент является системообразующим и определяющим функции всех остальных Рассмотрим подробнее ее структуру и состав

1 Целевой компонент Среди целей обучения выделены образовательные, воспитательные и развивающие

Образовательная цель - повышение подготовленности студентов в области физики Под подготовленностью в области физики мы понимаем объем физических знаний, усвоенных студентами

К развивающим целям мы относим формирование информационной мобильности

- на уровне стилей кодирования информации - развитие способности использовать различные виды кодирования информации словесно-символический, визуально-пространственный, предметно-практический

- на уровне когнитивных стилей - формирование мобильности стилевого поведения (возможности перехода с одного полюса когнитивного стиля на другой)

К воспитательным целям при обучении в вузе относим

- формирование профессиональной направленности личности,

- формирование ценностного отношения к изучению физики

2 В основу отбора содержания для студентов вуза наряду с общедидактическими, приведенными в работах С И Архангельского, А П Беляевой, А А Вербицкого, В С Леднева, И М Старикова, Ю Н Семина, А Д Суханова, А А Червовой и др , положены и уточненные принципы

Принципом интегративности содержания, который рассматривается нами как отражение состояния связанности физической, математической, графической, информационной, общетехнической и технической информации в их педагогической интерпретации

ПРИНЦИПЫ

1 Научности

2 Системности

3 Систематичности последовательности в обучении

4 Единства и оптимального сочетания коллективных, групповых иищивиауалыых ферм обучения

5 Ошимального сочетания словесных, наглядных и прагаиче-ских методов

6 Прочности зианяй

7 Диффдищиацш

8 Модального представления фюическсй информации

9 Формирования информационной мобильности

10 Предмешо-практическсго представления информации

11 Информационности

12 Междисциплиюр-ной интеграции

Государственный образовательный стандарт

Цели обучения физике студентов вузов

Содержание обучения

Принципы отбора и структурирования содержания

§ - ё 5 '= я

я О с<1 о § 3

5 М 2

а я и

о. к « „гак

£ 5 " о

к ° 5

Ч 2 Е

о к ^

ч ™

о 5

о о ^ 1р

~ га

5 о-

§ >5

а =

6

са

Система ис-

точников фи-

зическои ин-

формации

Среда учебной коммуникации

Учебная книга

Дидактический комплекс материальных объектов

Виртуальная среда

Стили кодирования учебной информации

Словесно-симвсяический Вшуально-прострашгвенный Предметно-практический

Индивидуальные особенности интеллекта студента

Ригидность Гибкость

Когнитивный стиль

Самостоятельная работа студентов

Повышение эффективности учебного процесса по физике

п-

Обучение Развитие Воспитание

Формирование подготовленности по физике Формирование мобильности стилевого поведения Формирование ценностного отношения к изучению Личики

линии

РЕАЛИЗАЦИИ

1 Психологическая

2 Организации учебной информации

3 Организации системы занятий

4 Установление межпредметных связей

Ф О Р М ы о Б Индивидуальные КРГР, беседа, НИРС

Групповые лабораторные занятия

У

Ч •

Е Н И Я Коллектив ные лекции, практические зан: тия

Рис 1 Модель методической системы обучения физике студентов вузов на основе их когнитивных стилей

Принцип полисистемности, который является уточнением принципа систематичности и указывает на то, что все физические знания, сообщающиеся студентам, должны представлять собой систему или группу пересекающихся систем, причем одни и те же знания могут быть систематизированы на основе разных логических осей систематизации, выбранных в соответствии с различными целями изучения курса или различными специальностями студентов В соответствии с данным принципом осуществлена систематизация содержания курса физики на первом уровне введения содержания в логике науки - физики, на втором в логике профессиональной деятельности

В соответствии с принципом психологических закономерностей представления изучаемого материала отобранная для изучения физическая информация должна быть представлена в различных формах в соответствии с психологическими особенностями обучаемых Физическая информация представлена в вербальной, аналитической, графической и в материальной формах представления при выполнении лабораторных работ

Принцип вариативности предусматривает вариативность содержания обучения в зависимости от специальности студентов и их когнитивных стилей

Принцип профессиональной направленности проектирования содержания является продолжением и развитием контекстного принципа и предусматривает формирование содержания, позволяющего моделировать в процессе обучения будущую профессиональную деятельность Содержание должно обеспечивать подготовку студентов с учетом выбранной специальности

Принцип многоуровневой организации представления учебного материала предполагает, что при изучении физики на первом (инвариантном) уровне у студентов формируется банк фундаментальной информации и основа физического мышления, а на втором (вариативном) - способность изучать прикладные разделы курса на основе имеющейся информации и сформированного мышления

Формы и методы обучения При обучении студентов нами использовались традиционные и инновационные формы и методы обучения физике в вузе Коллективная форма - лекция, групповая - практические и лабораторные занятия, индивидуальная форма обучения применялась при выполнении комплексных рас-четно-графических работ (КРГР), лабораторных работ и научно-исследовательских работ студентов

При проведении лекционных занятий применялась методика модельного введения физической информации

В ходе практических занятий методика последовательного выполнения системы физических заданий Система заданий включает следующую последовательность задач тренировочные задачи —* базовые задачи —► комплексные расчетно-графические задания

В ходе лабораторных занятий методика вариативного выполнения лабораторных работ в зависимости от предпочтительного стиля кодирования информации студентом

Самостоятельная работа студентов реализовывалась путем выполнения типизированных заданий по изучению теоретической информации, решению задач и выполнения отчетов по лабораторному практикуму Тип задания определялся предпочтительным стилем кодирования информации

Средства обучения являются источниками физической информации и инструментом для ее оптимального представления и перевода в различные формы Средства обучения включают систему учебных пособий которые разработаны в соответствии с выдвинутыми принципами (обеспечивают вербальное, аналитической, графическое представление информации), лабораторные установки (предметно-практическое представление информации, информационно-коммуникационные технологии (обеспечивают синтез аналитической и графической информации)

Методы мониторинга Реализация рассматриваемой концепции методической системы была бы невозможна без создания критериально-диагностического аппарата, позволяющего дифференцировать студентов по выделенным параметрам ригидность/гибкость когнитивного контроля, предпочтительный стиль кодирования информации, уровень перевода учебной информации в различные формы представления, уровень мотивации к изучению физики

Применение перечисленных методик имеет своей целью формирование информационной мобильности студентов, что возможно путем формирования у студентов навыков перевода физической информации в различные формы представления Сформированная мобильность стилевого поведения позволит студентам с различными предпочтительными стилями кодирования информации переходить с полюса «ригидность» к полюсу «гибкость когнитивного контроля» в рамках изучения физики, что расширяет их познавательные возможности в целом

Анализируя структуру модели, можно выделить укрупненную структуру модели, включающую целевой, процессуальный (содержание, формы и методы обучения) и результативный компоненты

Результативный компонент - повышение эффективности учебного процесса по физике Под эффективностью методической системы обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей мы понимаем статистически значимое увеличение показателей

- подготовленность в области физики - объем полученных знаний,

- перевод физической информации в различные формы представления,

- мотивация к изучению физики и интерес к обучению по выбранной специальности

Таким образом, в третьей главе рассмотрены основные элементы модели методической системы обучения студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей

В четвертой главе «Методическая система обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей» рассмотрена методическая система и пути ее реализации в учебном процессе Структура и содержание методической системы соответствует разработанной модели Обобщенная характеристика методической системы представлена на рис 2

В соответствии с принципом интегративности осуществлен отбор связеоб-разующих элементов содержания Освоение этих элементов позволяет студентам осуществлять перевод физической информации в различные формы представления

\г

Связеобразующие элементы содержания с курсом физики

Математика Инженерная графика Информатика

■ ' 1

Приемы и методы перевода физической информации в различные формы представления

•е-

•а о ш а>

ЕГ

Я о ь п О н о и я

я о

-е-

и

я П)

-е- 1 •< л -а п о 2 й о 2 са к X о Й о О)

№ ? 5 я я ги -©■"Я 1 § о о н о со В

о

•3= о со о

в*

5»

3

ет 65 Я

Вариативное

выполнение

а г 2 о =с ° 2 у

5» ГС и "о

3 °

й й О н

0" £

Система заданий

Я СП ч

Т) Й о сд "О го я

сг ■а

П1 о ет о л я Е гь

Средства

Информационные Предметно-практические Методические

I уровень совокупность физических моделей

II уровень профессионально-ориентированный спецкурс

Содержание

В !а о\ о-

£

Для формирования навыков перевода физической информации в различные формы представления выделены приемы и методы перевода физической информации в различные формы представления Например, приемы и методы перевода физической информации представленной в словесно-символической форме, в другие формы представления приводятся в таблице 1

Таблица I

Приемы и методы перевода физической информации, представленной в словесно-

символической форме, в другие формы представления

Исходная форма представления Прием перевода Метод перевода Конечная форма представления физической информации

вербальная перевод из текста в формулу формализация аналитическая

аналитическая перевод из формулы в текст анализ, синтез вербальная

аналитическая построения векторных диаграмм, графиков применение нормативных математических изображений, абстрагирование графическая векторные диаграммы, графики

аналитическая применение ПК информационный графическая графики, поверхности, векторные поля

аналитическая построение схем применение УГО и нормативных математических изображений графическая схемы принципиальные, схемы принципиальные с применением нормативных математических изображений

аналитическая выделение основных частей изображаемого построение рисунка и нормативных математических изображений графическая рисунок, рисунок с применением применение нормативных математических изображений

аналитическая выполнение лабораторного исследования вербальное описание —» аналитическое описание —» описание объекта исследования (лабораторной установки) —» материальное моделирование —» измерение —*■ фиксация результатов измерения —» расчет —> установление причинно-следственных связей предметно-практическая

Отобранное и систематизированное содержание курса физики в соответствии с выделенными принципами (интегративности, полисистемности, вариативности, профессиональной направленности, многоуровневой организации представления учебного материала) представлено в рабочей программе по курсу физики, методических пособиях «Модели в физике», пособиях по организации и проведению лабораторного практикума, «Физика и автомобиль», а также в системе индивидуальных заданий для студентов

Справочное учебное пособие «Модели в физике» обеспечивает

представление физической информации в оптимальной для восприятия форме,

возможность перевода физической информации студентами в различные формы представления посредством применения математического аппарата,

представление содержание курса физики в виде кратких высказываний, обладающих высокой информационной плотностью, информативностью и доступностью текста,

системность представляемой физической информации Учебное пособие «Физика и автомобиль» отражает содержание второго уровня введения физической информации и имеет блочно-модульную структуру Модули соответствуют различным элементам устройства автомобиля

Введение отобранного содержания осуществлялось в ходе лекционных, практических, лабораторных занятий и самостоятельной работы студентов

При проведении лекционных занятий применялась методика модельного введения физической информации Вводится понятие модели и рассматривается роль моделирования в научной и учебной деятельности, равноправность представлений учебной информации в виде моделей различной природы

Перевод информации в различные формы представления осуществляется путем применения выделенных приемов и методов перевода с применением логических и математических методов Студентом должна быть усвоена общая схема представления информации вербальное представление —> аналитическое представление —» графическое представление (график, вспомогательный график, векторная диаграмма, схема, поясняющий рисунок)

Структура введения физических величин предполагает обоснование необходимости ее введения —» название физической величины —> векторная или скалярная —» от каких величин зависит —» форма зависимости (математическое действие) —* модуль величины —» направление (если величина векторная) Ключевым моментом в определении для возможности перевода вербального описания в аналитическую форму записи является информация о математическом действии для определения физической величины Владея полной информацией о правилах того или иного математического действия, студент безошибочно сможет записать соответствующую формулу, определить направление и модуль величины и перейти к ее графической интерпретации

В ходе практических занятий применялась методика последовательного выполнения системы физических заданий

Тренировочные задачи первого типа - это задачи, решение которых предполагает применение закона с переводом информации в различные формы, причем перевод информации имеет общий алгоритм вербальное представление —► анализ

величин, требующих установления взаимосвязи —» установление взаимосвязи (закон) —»аналитическое решение —> графическое решение, пример приведен в таблице 2

Таблица 2

Структура решения тренировочной задачи первого типа_

Этапы решения задачи Условия задачи Требования задачи

Задача в вербальной форме Между полюсами электромагнита создается однородное магнитное поле с индукцией В=0,1 Тл По проводу длиной ¡=70см, помещенному перпендикулярно к направлению магнитного поля, течет ток /=70А Найти силу F, действующую на провод

Анализ величин, требующих установления взаимосвязи Индукция магнитного поля В, Проводник с током /, длиной /, Угол между вектором В и проводником 1 сила, действующая на провод

Взаимосвязь величин На проводник с током, помещ ствует сила Ампера, рассчит dF -I гнный в магнитное поле, дей-ываемая по закону Ампера ейв\

Решение задачи Аналитическое Графическое

dF = l[dlB¡ dF = IBdl sin а sin a = 1, то dF = IBdl i F = /bJ dl = IBl 0 F - 4,9 H Модуль силы Ампера Сила - величина векторная, имеет направление Направление этой силы определяется по правилу векторного произведения векторов

Тренировочные задачи второго типа - это задачи, также требующие применения законов, но в них требуется установить взаимосвязь между элементами физической информации, представленной в различных формах Решение таких задач требует перевода информации как из аналитической формы в графическую, так и наоборот Ход решения представлен в таблице 3.

Под базовым уровнем мы понимаем решение традиционных, применяемых в вузе задач Составляя план решения задач, преподаватель должен подвести студентов к алгиришу решения типовых задач, научить задавать последовательность шагов, выполняя которые студент придет к намеченной цели Алгоритм решения задач предполагает, что задача может быть решена как аналитически, так и графически Приступая к решению задачи, студент должен мысленно составить модель того процесса или явления, которое рассматривается в задаче, представить ее в аналитической и графической формах

Таблица 3

Структура решения тренировочной задачи второго типа

(из аналитической формы в графическую)_

Этапы решения задачи Условия задачи Требования задачи

Задача в вербальной форме Момент импульса тела относительно неподвижной оси изменяется по закону Ъ = си2 Укажите график, правиль симость от времени велич действующих на тело Г" ю отражающий зави-ины момента сил, У1/

0 ' 0 10 1 0 1

Анализ величин, требующих установления взаимосвязи Момент импульса тела Ь = а?2 Момент сил М (()

Взаимосвязь величин Закон изменения момента импульса абсолютно твердого тела м М =— Л

Решение задачи (установление соответствия) Аналитическое Графическое

о — = 2 аг Л М(/) = 2яГ График полученного выражения - прямая, проходящая через начало координат М 0 1

В качестве комплексных заданий нами применяется комплексная расчетно-графическая работа (КРГР) - это форма самостоятельной деятельности студентов при изучении курса физики в вузе, представляющая собой комплексное индивидуальное задание, которое состоит из теоретической, расчетной, графической и аналитической частей Комплексные расчетно-графические работы формируют у обучаемых не только учебно-познавательные знания, умения, навыки и дают возможность применить их на практике, но и позволяют представить физическую информацию в виде различных моделей Например

1) Вывести формулу для момента инерции сплошного шара радиусом Л и массой т относительно оси симметрии

2) Построить векторную диаграмму и показать на ней направления векторов углового перемещения ф, угловой скорости а, углового ускорения £, силы Ё, момента силы М, если сила приложена по касательной к шару в плоскости, перпендикулярной оси вращения

3) Построить графики зависимости момента инерции 3 в виде поверхности от массы шара т и его радиуса И при изменении массы от 0,1 до 1кг и радиуса И

от 0,05 до 0,25м. Момента силы Р от радиуса Л при условии, что сила постоянна и равна 5Н. Построения провести с помощью ПК.

4) Сравнить полученные зависимости с экспериментальными при выполнении лабораторной работы «Изучение основного закона динамики вращательного движения».

5) Сделать выводы о зависимости момента инерции изучаемого объекта и момента приложенной к нему силы от его параметров.

На рис. 3 приведен график зависимости момента инерции J от массы шара /и и его радиуса и на рис. 4 приведена зависимость момента силы F от радиуса

т:=0Л,0.2.. 1 г:= 0.05,0.06.. 0.25 Кт,г) := 0.4 • т- г

г :=5 К-.= 0.05,0.06.. 0.25 М(Я) Я

0.2 о.з

Рис. 3. Зависимости момента инерции от массы шара и его радиуса

Рис. 4. Зависимость момента силы от радиуса

Таким образом, в ходе практических занятий также осуществляется перевод информации между формами: вербальное представление <-» аналитическое представление м- графическое представление компьютерная модель.

Для выполнения КРГР, а также лабораторных работ необходимо введение связеобразующих элементов содержания из курса информатики.

В ходе лабораторных занятий применялась методика вариативного выполнения лабораторных работ в зависимости от предпочтительного стиля кодирования информации студентом.

Для студентов с преобладающим визуальным и словесно-символическим способами кодирования информации предлагается выполнение лабораторной работы репродуктивным методом. Студентам предлагается инструкция по выполнению лабораторной работы, включающая: цель выполнения работы; основные сведения из теории; схему лабораторной установки, представленную в виде чертежа, схемы или рисунка; инструкцию по снятию показаний приборов и проведению измерений с указанием величин, подлежащих измерению и технологии измерения; таблицы для внесения результатов измерений и расчетов; формулы, необходимые для обработки и анализа полученных результатов измерений; указания для построения графиков; рекомендации по формулировке выводов, подтверждающих теоретические положения.

Для студентов с преобладающим словесно-символическим и визуальным стилем кодирования информации предлагается следующая последовательность 26

действий вербальное описание понятия —> аналитическое описание понятия —» описание объекта исследования (лабораторной установки) —> выдвижение гипотезы —► реальное моделирование изучаемого процесса (явления) —» измерение —» фиксация результатов измерения —> расчет —► установление причинно-следственных связей изменения величин —» сопоставление результатов опыта с теоретическими положениями —> подтверждение или опровержение гипотезы —► формулировка следствий

Студенты с преобладающим предметно-практическим стилем выполняют лабораторную работу исследовательским методом, ими осуществляется постановка цели исследования, проведение наблюдений за объектом исследования, формулирование гипотез исследования, планирование (составление плана) исследования, проведение измерений и обработки результатов, формулирование выводов

Для студентов с преобладающим предметно-практическим стилем кодирования информации предлагается следующая последовательность действий наблюдение за объектом —► описание объекта —» планирование эксперимента —> реальное моделирование изучаемого процесса (явления) —» измерение —► фиксация результатов измерения —► расчет —> установление причинно-следственных связей изменения величин —» абдукция —■> выдвижение гипотезы —» подтверждение или опровержение гипотезы —* вербальное описание понятия—>• аналитическое описание понятия —» формулировка следствий

Выполнение лабораторной работы завершается защитой отчета индивидуально каждым студентов в ходе собеседования с преподавателем, что позволяет оценить степень усвоения физической информации на основе ее перевода в различные формы представления в зависимости от предпочтительного стиля кодирования информации студентом

Таким образом, нами конкретизирован принцип предметности, т е разработаны те специфические действия, которые необходимо произвести с предметами, чтобы, с одной стороны, выявить содержание будущего понятия, с другой - изобразить это первичное содержание в виде знаковых моделей

Самостоятельная работа студентов включает

- в ходе лекционных занятий изучение лекционного материала с использование контрольных вопросов, отражающих основные положения лекции, а также методы перевода физической информации в различные формы представления, осуществленные в ходе лекционного занятия,

- в ходе практических занятий выполнение индивидуальных заданий, содержащих задачи тренировочного уровня па перевод информации из непредпочтительного способа представления в предпочтительный, решение базовых физических задач, выполнение КРГР

- в ходе лабораторных занятий подготовка отчетов по лабораторным работам с учетом их вариативного выполнения

К методам стимулирования интереса к обучению мы относим

- организацию профессиональной направленности в обучении путем двухуровневого введения физической информации в учебный процесс,

- создание внутриучебной мопшации

Методы мониторинга включают

Для диагностики когнитивного стшя «ригидность/гибкость когнитивного контроля» нами использовалась методика словесно-цифровой интерференции ДжР Струпа

Выявление предпочтительных способов кодирования информации осуществлялось на примере восприятия разных форм предъявления информации при использовании теста, разработанного М А Холодной

Уровневые тестовые задания диагностики подготовки студентов разработаны нами как для определения начального уровня подготовки, так и для контроля текущего уровня знаний по физике

Тестовые задания диагностики сформированности навыков перевода физической информации в различные формы представлении включают задачи тренировочного уровня, для решения которых необходимо успешное преобразование физической информации

По успешности выполнения заданий можно судить о степени сформированности навыков перевода физической информации в различные формы представления и отследить динамику успешности обучения студентов с различными предпочтительными стилями кодирования информации, а также находящихся на различных полюсах когнитивного стиля «ригидность/гибкость когнитивного контроля»

В пятой главе «Реализация модели обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей и педагогический эксперимент по проверке выдвинутых теоретических положений» приводятся ход и результаты педагогического эксперимента В целях выявления педагогической эффективности разработанной методической системы обучения был проведен педагогический эксперимент, включающий констатирующий, формирующий и контрольный этапы В эксперименте приняли участие студенты контрольных и экспериментальных групп автомобильного института ГОУ ВПО «Волжский государственный инженерно-педагогический университет», в течение 2004-2007 учебных годов (всего 530 человек) из них контрольные группы входило 250 студентов, а в экспериментальные - 280 студентов

На этапе констатирующем этапе эксперимента у студентов было осуществлено измерение следующих параметров

- предпочтительный стиль кодирования информации,

- успеваемость студентов с различными стилями кодирования информации,

- показатель ригидность/гибкость когнитивного контроля,

- уровень освоения студентами приемов перевода физической информации в различные формы представления,

- уровень подготовленности студентов в области физики,

- уровень мотивации к изучению физики

Для определения предпочтительного стиля кодирования информации студентами нами быгт использован тест, предложенный М А Холодной Приводятся фрагменты текста, по-разному описывающие один и тот же предмет Испытуемым предлагается прослушать все фрагменты и следить за особенностями своего восприятия каждого фрагмента После прочтения испытуемым предлагается ответить на вопрос можете ли Вы выделить среди фрагментов текста те, которые вызвали у Вас отчетливое чувство субъективного принятия (в виде переживания, удовольствия или любопытства) по сравнению с остальными фрагментами (да - нет), и ка-

кие именно это фрагменты (с указанием порядкового номера). Сделанный выбор соответствует предпочтительному (или предпочтительным) стилям кодирования информации. Результаты тестирования приведены на рис. 5.

Визуально-пространственный 16%

Рис.5. Распределение студентов по предпочтительным стилям кодирования информации

Из результатов тестирования видно, что студенты обладают разными стилями кодирования учебной информации, причем значительная доля студентов предпочитают словесно-символический и предметно-практический стили кодирования информации;

Для анализа успеваемости студентов с различными стилями кодирования информации были выделены следующие дисциплины: отечественная история и иностранный язык - для изучения этих дисциплин предпочтителен словесно-символический стиль кодирования информации. Для изучения инженерной графики - предпочтителен визуальный стиль кодирования информации. При изучении физики высока роль предметно-практического стиля кодирования информации. Результаты анализа полученных данных приведены в таблице 4. Аналогичные зависимости были получены В.Н. Дружининым при оценке успешности обучения школьников.

Таблица 4

Средний балл студентов с различными стилями кодирования информации __по дисциплинам выделенных групп _

Стили кодирования информации История и иностранный язык Инженерная графика Физика

Словесно- 4,4 4,4 4,4

символическии

Визуально- 3,8 4,0 3,6

пространственныи

Предметно- 3,2 3,3 3,3

практическии

Таким образом, наиболее успешны в учебной деятельности студенты, предпочитающие словесно-символический стиль кодирования информации.

Нами была проведена диагностика параметра «ригидность/гибкость когнитивного контроля» с использованием методики словесно-цветовой интерференции, предложенной Дж.Р. Струпом. Испытуемым последовательно предъявляются карты. На первой - сто разноцветных фигур основных цветов (инструкция как можно быстрее назвать цвета). На второй - сто названий цветов, не соответствующих цвету чернил, которыми написано данное слово (инструкция: как можно быстрее назвать цвет, которым написано каждое слово). Показатель ригид-

ность/гибкость контроля оценивался по разнице во времени выполнения второй и первой карт. Чем больше эта разница, тем больше выражен эффект интерференции и, соответственно, более выражена ригидность познавательного контроля. Полученные данные приводятся на рисунке 6.

Из рисунка видно, что большинство протестированных студентов находятся на низком или среднем уровне показателя «ригидность/гибкость когнитивного контроля» и как следствии испытывают затруднения при переводе информации в различные формы представления.

Анализ результатов успеваемости студентов по физике с различными уровнями показателя «ригидность/гибкость когнитивного контроля» показал, что студенты с высоким и средним уровнем показателя обучаются успешнее, однако статистически достоверного различия в успешности обучения студентов с высоким и средним уровнями показателя «ригидность/гибкость когнитивного контроля» выявлено не было, поэтому в дальнейшем будем рассматривать в одной группе со средним показателем. Результаты тестирования приведены на рис. 9.

Уровень подготовленности по физике оценивался с помощью трехуровневых тестовых заданий. Коэффициент усвоения курса физики, характеризующий уровень подготовленности, составил 0,32.

Для оценки уровня освоения студентами приемов перевода информации в различные формы представления нами были разработаны тестовые задания, содержащие задания физического содержания на перевод информации в различные формы представления, коэффициент выполнения тестов составил 0,33. Результаты тестирования приведены на рисунках 7 и 8.

Анализируя результаты констатирующего этапа педагогического эксперимента можно сделать следующие выводы:

Студенты обладают различными стилями кодирования информации, причем 46% студентов предпочитают визуально-пространственный и предметно-практический способы кодирования. Наиболее успешны при обучении в вузе студенты с словесно-символическим стилем кодирования, поскольку традиционная система обучения ориентирована на данный стиль представления информации. Данные, полученные в ходе измерения параметра «ригидность/гибкость когнитивного контроля», показали, что 46% студентов находятся на полюсе ригидность, т.е. испытывают затруднения при переводе информации в различные формы представления. Уровень подготовленности по физике является низким. Полученные в ходе констатирующего этапа эксперимента данные подтверждают актуальность выбранной темы исследования.

Высокий 11%

Средний

43%

Рис. 6. Показатель ригидность/гибкость когнитивного контроля

На формирующем этапе эксперимента осуществлялось внедрение методической системы обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей. Обучение студентов контрольных групп осуществлялось традиционным способом, без учета их индивидуальных когнитивных стилей, обучение студентов контрольных групп реализовывалось путем применения разработанной методической системы.

В ходе контрольного эксперимента проводилось измерение следующих параметров:

- уровень освоения студентами приемов перевода физической информации в различные формы представления;

- уровень подготовленности студентов в области физики;

- уровень мотивации к изучению физики.

Параметры «предпочтительный стиль кодирования информации» и «ригидность/гибкость когнитивного контроля» повторно не измерялись, поскольку они не изменяются с течением времени и являются индивидуальной особенностью человека. Результаты тестирования в контрольной и экспериментальной группах приводятся на рисунках 7 и 8.

0,5 -

0,38

• 0,43

■ 0,38

0,32

0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 О

1 2 3

семестры изучения физики

Рис. 7. Результаты тестирования студентов контрольной группы

— коэффициент перевод а

информации -- коэффициент усвоения

коэффициент перевода информации коэффициент усвоения

1 2 3

семестры изучения физики

Рис. 8. Результаты тестирования студентов экспериментальной группы

Из графиков видно, что у студентов контрольной группы средний коэффициент усвоения физической информации повысился до 0,63 по сравнению с кон-

31

трольной группой, где он составил 0,43. Коэффициент перевода физической информации в различные формы представления возрос от 0,38 в контрольной до 0,52 в экспериментальной группе, что свидетельствует о формировании навыков перевода информации в различные формы представления и на основе формирования этих навыков наблюдается повышение уровня подготовки студентов по физике.

Результаты тестирования показали, что повысился коэффициент усвоения физической информации у студентов, обладающих как низким, так и средним показателем гибкости когнитивного контроля (рис.9), причем разрыв коэффициента усвоения между средним и низким уровнем усвоения сократился от 0,12 до 0,08. Такое изменение коэффициента усвоения произошло за счет формирования навыков перевода физической информации в различные формы представления, что позволило студентам, находящимся на полюсе «ригидность» приобрести мобильность стилевого поведения в рамках изучения дисциплины «Физика».

-1ВД-

О Средний и высокий уровень показателя

"ригидность/гибкость когнитивного контроля" • Низкий уровень показателя

"ригкцность/гиб кость

когнитивного

контроля"

констатирующий контрольный

Рис. 9. Зависимость успеваемости студентов по физике от показателя ригидность/гибкость когнитивного контроля на констатирующем и контрольном этапах

эксперимента

Проверка статистической различимости средних показателей (коэффициент перевода информации, коэффициент усвоения физики) проводилась с помощью 1-критерия Стьюдента. Достоверность различия составляет не менее 95%.

Мотивация к изучению физики измерялась путем анкетирования студентов, Нами было выделено четыре уровня мотивации изучения физики.

Первый уровень характеризуется малочисленностью положительных мотивов. Второй уровень - обучаемый осознает важность изучения физики для своей профессии. Третий уровень характеризуется усилением долга, познавательного интереса, мотивов самообразования и труда. Четвертый уровень мотивации отличает глубокое осознание необходимости, нужности знаний по физике,

0,6

-В- 0,2 •В-

□ 0,39

-- -агт-

I

Результаты анкетирования студентов представлены в таблице 6

Таблица 6

__Динамика мотивации к изучению физики_

Уровни % студентов, находящихся на соответствующем уровне

Контрольная группа Экспериментальная группа

Исходный Достигнутый Исходный Достигнутый

Первый 20 13 19 5

Второй 58 60 58 46

Третий 19 22 20 40

Четвертый 3 5 3 9

Исследование динамики мотивации изучения физики дало следующие результаты В контрольной группе произошло незначительное увеличение студентов, находящихся на втором и третьем уровне мотивации изучения физики, в основном за счет уменьшения на 7% числа студентов, находящихся на первом уровне В экспериментальной группе наблюдался значительный рост числа студентов, находящихся на третьем уровне мотивации, более чем в 2 раза, и сокращение числа студентов, находящихся на втором уровне с 58% до 46% Произошло также заметное увеличение числа студентов, находящихся на четвертом уровне, с 3% до 9%, при уменьшении студентов, не заинтересованных в изучении физики, находящихся на первом уровне, с 19% до 5% Повышение показателя мотивации к изучению физики произошло за счет профессионально-направленного обучения (двухуровневое введение содержания), а также за счет повышения внутриучебной мотивации

Внедрение в учебный процесс методической системы обучения физике студентов на основе учета их когнитивных стилей привело к повышению эффективности учебного процесса, а именно

- наблюдается повышение уровня подготовленности в области физики, поскольку увеличился объем полученных знаний, о чем можно судить по повышению коэффициента усвоения от 0,43 в контрольной группе до 0,63 в экспериментальной,

- показатель «перевод физической информации в различные формы представления» возрос от 0,38 в контрольной группе до 0,52 в экспериментальной

- мотивация к изучению физики и интерес к обучению по выбранной специальности значительно возрос Так, в контрольной группе третьего и четвертого уровней мотивации достиг 27% студентов, а в экспериментальной 49% студентов

Повышение эффективности учебного процесса осуществлено за счет формирования навыков перевода физической информации в различные формы представления, что расширило познавательные возможности студентов и способствовало формированию мобильности их стилевого поведения

Таким образом, результаты эксперимента по внедрению в учебный процесс системы обучения студентов вузов с учетом их когнитивных стилей подтвердили выдвинутую гипотезу

В заключении подводятся общие итоги исследования, показывается, что в ходе проведения работы подтверждены основные положения гипотезы, решены поставленные задачи, получены значимые научные и практические результаты,

обсуждаются дальнейшие пути развития системы обучения студентов вузов с учетом их когнитивных стилей

Основные выводы и результаты исследования

В ходе проведения работы подтверждены основные положения гипотезы, решены поставленные задачи, получены значимые научные и практические результаты, обсуждаются дальнейшие пути использования индивидуальных особенностей студентов к обучению для повышения эффективности образовательного процесса по физике в вузе

Полученные в ходе исследования результаты позволяют сделать следующие выводы

1 Выявлены психолого-педагогические основания возможности обучения физике студентов вузов с учетом индивидуальных когнитивных стилей, поскольку наряду с возрастными обучаемые имеют и иные устойчивые психологические особенности, существенные для процесса обучения К таким мало изменяющимся, устойчивым характеристикам относят когнитивные стили Когнитивные стили («стили переработки информации») - это индивидуально своеобразные способы восприятия, анализа, структурирования и категоризации своего окружения Психологическими основаниями являются работы в области когнитивной психологии, педагогическими основаниями личностно-ориентированный, дифференцированный, информационный, модельный, обогащающий и деятелыюстный подходы

2 Разработана концепция методической системы обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей, базирующаяся на следующих идеях

- сочетания личностно-оринентированного, дифференцированного, деятель-ностного, модельного, обогащающего и информационного подходов при обучении физике,

- обучение студентов вузов физике возможно на основе учета их индивидуальных когнитивных стилей, в частности когнитивного стиля «ригидность/гибкость когнитивного контроля», а также предпочтительных стилей кодирования информации,

- содержание курса физики можно представить как совокупность учебных моделей материальной, графической, аналитической и др, при условии равноправности различных форм представления физической информации

- перевод физической информации в различные формы представления возможно осуществить путем интеграции физики с курсами математики, инженерной графики и информатики на основе выделения связеобразующих элементов содержания средствами системы междисциплинарных учебных заданий

3 В основу концепции положена совокупность принципов, среди которых наряду с общедидактическими сформупироваиа система уточненных принципов, среди них принципы модельного представления физической информации, формирования информационной мобильности, предметно-практического представления физической информации, междисциплинарной интеграции, информационности

4 Разработана модель методической системы обучения физике студентов вузов с учетом когнитивных стилей, включающая целевой, содержательный, процессуальный, мотивационный и результативный элементы Выделены также ли-

нии практической реализации концепции, среди них психологическая, организации учебной информации, организации системы занятий, установления межпредметных связей

5 Теоретически обоснована, разработана и внедрена в педагогическую практику методическая система обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей, включающая следующие основные компоненты целевой компонент включает систему образовательных, развивающих и воспитательных целей обучения Образовательная цель - повышение подготовленности студентов в области физики Развивающая цель - формирование информационной мобильности Воспитательная цель - формирование профессиональной направленности личности и ценностного отношения к изучению физики

- содержательный компонент включает отобранное и систематизированное содержание курса физики, представленное в форме системы моделей Отбор содержания осуществлен на основании системы принципов фундаментальности, полисистемности, психологических закономерностей представления изучаемого материала, интегративности содержания, профессиональной направленности, многоуровневой организации представления учебного материала Отобранное и структурированное содержание курса физики представлено в рабочей программе по физике, пособиях «Модели в физике» и «Физика и автомобиль», системе индивидуальных заданий и системе тестовых заданий

- процессуальный компонент включает традиционные и инновационные формы и методы обучения

В ходе занятий лекционной формы применялась методика модельного представления физической информации Инструментом для перевода информации в различные формы представления являются разработанные приемы и методы (логические и частнонаучные) перевода информации в различные формы представления

В ходе практических занятий применялась методика последовательного выполнения системы физических заданий тренировочные задачи (первого и второго типов) —» базовые задачи —► комплексные расчетно-графические задания

При проведении лабораторных занятий использовалась методика вариативного выполнения лабораторных работ (репродуктивным или исследовательским методом) в зависимости от предпочтительного стиля кодирования информации студентами При выполнении студентами лабораторных рабог конкретизирован принцип предметности, т е разработаны те специфические действия, которые необходимо произвести с предметами для выявления сущности физического понятия и представления его в знаковой форме

Самостоятельная работа студентов включает проработку лекционного материала по алгоритму, включающему перевод информации в различные формы представления, выполнение индивидуальны заданий с применением задач тренировочного уровня, выполнение КРГР, вариативное выполнение отчетов по лабораторному практикуму

Методика мониторинга позволяет оценить педагогическую эффективность предлагаемых теоретических положений, включает систему тестовых заданий и порядок их использования Разработана следующая совокупность заданий

- задания для определения предпочтительного стиля кодирования информации,

- задания для определения показателя ригидность/гибкость когнитивного контроля,

- уровневые тестовые задания для оценивания уровня подготовки студентов по физике,

- тестовые задания, позволяющие оценить уровень освоения студентами приемов перевода физической информации в различные формы представления

- анкета для определения уровня мотивации к изучению физики

6 Проведен педагогический эксперимент, в результате которого доказана эффективность использования методической системы обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей, проявляющаяся в повышении эффективности образовательного процесса по физике на основании формирования мобильности стилевого поведения студентов в рамках когнитивного стиля «ригидность/гибкость когнитивного контроля», что открывает для студентов новые познавательные возможности, не только в рамках изучения физики, но и других дисциплин инженерного цикла

7 Результативный компонент был получен в ходе проведения педагогического эксперимента, подтверждающего эффективность разработанной и внедренной методической системы В контрольных группах обучение проводилось согласно традиционной методики, а в экспериментальных с применением методической системы обучения студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей

Дальнейшее исследование предполагается проводить в направлении формирования физического мышления, которое мы понимаем как процесс сознательного отражения физических объектов, явлений и процессов в виде знаковых и материальных моделей с учетом совокупности их связей и отношений, представленных в виде ментальных репрезентаций

Основные положения диссертации отражены t следующих публикациях

Монографии

1 Толстенева, А А Проектирование содержания спецкурсов при подготовке педагога профессионального обучения [Текст] Монография / А А Толстенева, А А Червова -Н Новгород ВГИПА, 2002 - 180 с П,25пл ISBN 5-88820-108-1 (авт вклад 80%)

2 Толстенева, А А Проектирование содержания курса математика для студентов-психологов в вузе [Текст] Монография / А А Толстенева, А А Червова, А В Макеева -Н Новгород ВГИПУ, 2006 - 145 с 9,06 п л ISBN 5-88820-280-0 (авт вклад 75%)

3 Толстенева, А А / Теоретические основы дифференциации при обучении студентов вузов [Текст] Монография / А А Толстенева-Н Новгород ВГИПУ, 2007 - 175с 10,9 п л ISBN 5-88820-325-4

4 Толстенева, А А / Реализация системы обучение студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей [Текст] Монография / А А. Точстекева-Н Новгород ВГИПУ, 2007 -236 с ISBN 978-5-88820-391-0

5 Толстенева, А А Проектирование и реализация курса «Физика для дизайнеров» в процессе обучения в вузе [Текст] Монография / А А Толстенева, А А Червова, А А Абрамов —Н Новгород ВГИПУ, 2008 —106 с 6,62 п л ISBN 978-5-88820-430-6 (авт вклад 70 %)

Учебно-мстодичсскне пособия, методические рекомендации

6 Толстеиева, А А / Инженерная графика Конструирование, вычерчивание и оформление чертежей печатных плат [Текст] Методические рекомендации/ А А Толстеиева -Н "Новгород НВЗРКУ, 1993 -46с 2,87 п л

7 Толстеиева, А А Физика и автомобиль [Текст] Учебное пособие / А А Толстеиева -Н Новгород ВГИПИ, 2001 - 100с 6,25 п л

8 Толстеиева, А А Учебное пособие по организации и проведению лабораторного практикума по физике [Текст] / А А Толстеиева, А А Червова - Н Новгород ВГИПА, 2003 - 180с авт 11,25 п л (авт вклад 70%)

9 Толстеиева, А А Комплект методического обеспечения по учебной дисциплине «Физика» [Текст] / А А Толстеиева, Т А Коробкова - Н Новгород ВГИПА, 2003 - 78с 4,87 п л (авт вклад 95%)

10 Толстеиева, А А Расчет погрешности измерений при выполнении лабораторных работ по физике с использованием компьютерных технологий [Текст] Методическое пособие / А А Толстеиева, А А Червова, М Л Груздева - Н Новгород ВГИПА, - 2003 - 20с 1,25 п л (авт вклад 60%)

11 Тотстенева, А А Модели в физике Учебное пособие [Текст] / А А Толстеиева -Н Новгород ВГИПУ, 2007 - 130 с 8,12 п л

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК

12 Тотстенева, А А Направления формирования личности педагога профессионального обучения средствами естественнонаучных дисциплин [Текст] / А А Толстснева, А А Червова//Наука и школа, - 2004 -№4 - С 5-7 0,2 п т 0,25» л (авт вклад 70%)

13 Толстеиева, А А Модель как системообразующий фактор построения курса физики [Текст] / А А Толстеиева, А А Червова // Наука и школа - 2004 - №3 С 49-51 (авт вклад 80%)

14 Толстеиева, А А Организация внутренней дифференциации обучения в техническом вузе на основе информационного подхода [Текст] / А А Толстеиева, А А Червова // Физическое образование в вузах -2006 - Т 12, №2 - С 61-69 0,56 п л (авт вклад 80%)

15 Толстеиева, А А Модель методической системы дифференцированного обучения физике студентов технических вузов [Текст] / А А Толстеиева // Физическое образование в вузах - 2007 - Т 13, №1 - С 49-58 0,62 п л

16 Толстеиева, А А Физика в системе дополнительного профессионального образования [Текст] / А А Толстснева // Дополнительное образование и воспитание - 2006 -№10 - С 38-41 0,25 п л

17 Толстеиева, А А Методическое пособие в системе дифференцированного обучения студентов на основе учета их когнитивных стилен [Текст] / А А Толстснева, А А Червова//Наука н школа -2007 - Л°4 - С 32-35 0,4 п л (авт вклад 90%)

18 Толстеиева, А А Организация лабораторного практикума в условиях внутренней дифференциации па основе особенностей восприятия учебной информации [Текст] / А А "Толстеиева//Наука и школа -2007 -№6 - С. 59-62 0,4 п л

19 Толстеиева, А А Структура и содержание концепции обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей [Текст] / А А Толстеиева // Наука и школа -2008 ->в 2 - С 26-28 0,37 п л.

20 Толстеиева, А А Формирование физического мышления у студентов вузов средствами решения задач [Текст]/ А А Толстеиева // Приволжский научный журнал - 2008 -№2-С 190-197 0,87 п л

21 Теоретические основы и практика по организации методической системы обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилен [Текст] / А А Толстеиева// Вестник Нижегородского университета им II II Лобачевского Серия Инновации в образовании -2008 ->3-С 24-30 0,87 и л

Статьи в журналах, сборниках научных трудов

22 Толстенева, А А Проблемный метод проведения теоретических семинаров по физике с привлечением физического эксперимента [Текст] / А А Толстенева, А А Червова, Ж В Прахова // Проблемы учебного физического эксперимента Сборник научных трудов Вып 10 / ГГПИ - Глазов - Москва, 2000 - С 227 - 230 0,4 пл (авт вклад 60%)

23 Толстенева, А А Целеполагание в проектировании профессионального обучения [Текст] / А А Толстенева, А А Червова // Проблемы и перспективы естественнонаучного и инженерно-технического образования Сб науч тр, Вып 5, Ч 2 - Н Новгород ВГИПА, 2002г - С 149-152 0,4 п л (авт вклад 80%)

24 Толстенева, А А Подходы к формированию содержания курса физики для инженерно-педагогических специальностей [Текст] / А А Толстенева// Учебная физика № 1 - М РАО, 2002 -С 58-61 0,4 п л

25 Толстенева, А А Профессионально-ориентированное обучение естественнонаучным дисциплинам с привлечением виртуального эксперимента [Текст] / А А Толстенева, А А Червова, М Л Груздева // Актуальные проблемы образования Материалы по итогам научно-исследовательской деятельности конкурса грантов 2000 г в области педагогики -М «Прометей» МПГУ, 2002 - С 95-102 0,5 пл (авт вклад 60%)

26 Толстенева, А А , Виртуальная лаборатория как средство реализации межпредметных связей курсов физики и высшей математики [Текст] / А А Толстенева, А А Червова, М Л Груздева // Физика в системе подготовки студентов нефизических специальностей университетов в условиях модернизации образования сборник трудов совещания-семинара -Астрахань Издательский дом «Астраханский университет», 2004 - С 155-157 0,37 пл (авт вклад 50%)

27 Толстенева, А А Применение виртуальной лаборатории при обучении естественнонаучным дисциплинам [Текст] / А А Толстенева, М Л Груздева // Фундаментальные исследования в области гуманитарных наук конкурс грантов 2002 г Сб реф избр работ -Екатеринбург Издательство уральского университета, 2005 - С 41 - 44 0,3 пл (авт вклад 50%)

28 Толстенева, А А Модульная система методических пособий по естественнонаучным дисциплинам [Текст] / А А Толстенева, А А Червова // Проблемы учебного физического эксперимента Сб науч тр, Выпуск 21 -М ИСМО РАО, 2005 - С 104- 106 0,2 пл (авт вклад 50%)

29 Толстенева, А А Индивидуальные особенности обучаемых в системе вузовского образования [Текст] / А А Толстенева // Научно-методический журнал / ВГИПА - 2006 -№2 - С 39-43 0,62 п л

30 Толстенева, А А Организация лабораторного практикума в условиях внутренней дифференциации [Текст] / А А Толстенева // Высокие технологии в педагогическом процессе Тезисы докладов VII Международной научно-методической конференции преподавателей вузов, ученых и специалистов Н Новгород ВГИПА, 2006 - С 25 - 28 0,5 п л

31 Толстенева, А А Лабораторный практикум в системе дифференцированного обучения [Текст] / А А Толстенева // Актуальные вопросы развития образования и производства Тез докл Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов - Н Новгород ВГИПА, 2006 - С 252-257 0,37 и л

32 Толстенева, А А К вопросу о проведении лабораторных занятий по физике с использованием исследовательского метода [Текст] / Физика в школе и вузе Сборник научных статей РГПУ им А И Герцена - С-Петербург РГПУ-2006 - Выпуск 5,-С 81-85 0,56 п л

33 Толстенева, А А Организация лабораторного практикума с учетом индивидуальных особенностей студентов [Текст] / А А Толстенева, А А Червова // Проблемы учебного физического эксперимента Сб науч тр , Выпуск 23 - М ИСМО РАО, 2006 - С 28-36 0,37 п л (авт вклад 80%)

34 Толстенева, А А Концептуальные основы обучения студентов вузов с учетом их когнитивных стилей [Текст]/ А А Толстенева // Инновации в системе непрерывно! о профессионального образования Материалы VIII Международной научно-методической конференции - Н Новгород ВГИПУ, 2007 - С 50-55 0,75 п л

Материалы научных конференций

35 Толстенева, А А Фундаментальное и контекстное обучение физике в инженерно - педагогическом вузе [Текст] / А А Толстенева // Инновационные технологии в педагогике и на производстве Тез докл IV региональной научно - практической конференции молодых ученых и специалистов -Екатеринбург УГППУ, 2000 - С 77 0,1 п л

36 Толстенева, А А Особенности физического образования в инженерно-педагогическом вузе [Текст] / А А Толстенева // Физика в системе современного образования Тез докл международной конференции Т1 -Ярославль ЯГПУ, 2001 -С 87 0,1 п л

37 Толстенева, А А Практическое проектирование содержания спецкурса [Текст] / А А Толстенева//Актуальные вопросы развития образования и производства Тез докл научно-практической конференции молодых ученых и специалистов - Н Новгород ВГИПИ, 2001 - С 144 0,1 пл

38 Толстенева, А А Учебное пособие в системе знаково-контекстного обучения в инженерно-педагогическом вузе [Текст] / А А Толстенева // Шестая Нижегородская сессия молодых ученых (гуманитарные науки) Тез докл - Н Новгород Нижегородский гумапн-тарныйцентр, 2001 -С 248 0,1 п л

49 Толстенева, А А Построение системы принципов отбора содержания дисциплин естественнонаучного цикла для инжеперно-педагогических специальностей [Текст] / А А Толстенева // Высокие технологии в педагогическом процессе Тез докл III международной конференции -Н Новгород ВГИПА, 2002 - С 168 0,1 п л

40 Толстенева, А А Анализ характера мотивации поступления и учения студентов d инженерно-педагогнческом вузе [Текст] / А А Толстенева// Там же-С 159 0,1 п л

41 Толстенева, А А Профессионально-ориентированный лабораторный практикум [Текст] / А А Толстенева, М Л Груздева Н Высокие технологии в педагогическом процессе Тез докл IV международной конференции -Н Новгород ВГИПА, 2003 - С 96 0,1 п л (авт вклад 50%)

42 Толстенева А А Профессионально-ориентированное обучение естественнонаучным дисциплинам с привлечением виртуального эксперимента [Текст] / А А Толстенева, А А Червова, М J1 Груздева // Физика в системе профессионального образования Труды седьмой международной конференции - СПб РГПУ им А И Герцена, 2003 - Т 2 - С 88 0,1 п л (авт вклад 30%)

43 Толстенева, А А Лабораторный практикум фундаментализация и профессиональная направленность [Текст] / А А Толстенева // Проблемы фундаментализации н профессиональной направленности инженерного и инженерно-педагогического образования Сборник научных трудов I межвузовской научно-практической конференции Н Новгород ВГИПА, 2004 - С 36 0,1 п л

44 Толстенева, А А К вопросу о новых подходах в обучении естественнонаучным дисциплинам [Текст] / А А Толстенева // Высокие технологии в педагогическом процессе Тезисы докладов V Международной научно-методической конференции преподавателей вузов, ученых и специалистов, 2004 -Н Новгород ВГИПА, 2004 - С 0,1 п л

45 Толстенева, А А , Возможности компьютера в лабораторном практикуме [Текст] / А А Толстенева, А А Червова, М Л Груздева//Учебный физический эксперимент актуальные проблемы, современные решения Труды IX Всероссийской конференции - Глазов ГГПИ, 2004 - С 28 0,1 п л (авт вклад 60%)

46 Толстенева, А А Формирование навыков обработки результатов экспериментальных данных с использованием компьютерных технологии [Текст] / А А Толстенева, А А Червова, М Л Груздева // Физика в системе современного образования Материалы

восьмой Международной конференции (книга 2) - СПб РГПУ им А И Герцена 2005 -С 633-635 0,1 п л (авторских 50%)

47 Толстенева, А А Из опыта организации научно-исследовательской деятельности студентов в образовательной области технология [Текст] / А А Толстенева //Актуальные вопросы развития образования и производства Тез докл Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов -Н Новгород ВГИПА, 2005-С 161 0,1 п л

48 Толстенева, А А К проблеме мониторинга обучения физике студентов вузов с учетом их индивидуальных особенностей [Текст] /А А Толстенева // Физическое образование проблемы и перспективы развития Материалы VI Международной научно-методической конференции -4 1 - М МПГУ, 2007 - С 146-148 ОДпл

49 Толстенева, А А Структура концепции обучения физике студентов вузов с учетом их когнитивных стилей [Текст] / А А Толстенева, А А Червова // Физика в системе современного образования Материалы девятой международной конференции (книга 2) - СПб РГПУ им А И Герцена, 2005 С 359-341 0,1 п л (актерских 50%)

50 Толстенева, А А Результаты опытно-экспериментальной работы по внедрению системы обучения студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей [Текст] / А А Толстенева // Физическое образование проблемы и перспективы развития Материалы VII Международной научно-методической конференции Ч1-М МПГУ, 2007 - С 210-213 0,1 пл

51 Толстенева, А А Балльно-рейтинговая система оценки учебной деятельности студентов при обучении физике [Текст] / А А Толстенева// Инновации в системе непрерывного профессионального образования Материалы VIIII международной научно-методической конференции-Т 1 -Н Новгород ВГИПУ,2008 -С 271-273 ОДпл

Всего автором опубликовано 88 научных и методических трудов общим объемом 90,07 п л

Подписано в печать 19 08 2008 Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная Печать офсетная Уел печ л 2 Тир 150 Зак 592

Типография Нижегородского госуниверситета Лицензия № 18-0099 603000, Н Новгород, ул Б Покровская, 37

Содержание диссертации автор научной статьи: доктора педагогических наук, Толстенева, Александра Александровна, 2008 год

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ПСИХОЛОГО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОБУЧЕНИЯ СТУДЕНТОВ В ВУЗЕ НА ОСНОВЕ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ

ОСОБЕННОСТЕЙ СТРУКТУРЫ ИНТЕЛЛЕКТА.

§1.1. Модели интеллекта.

§1.2. Когнитивные стили и процесс обучения.

§1.3. Личностно-ориентированный и дифференцированные подходы.

§1.4. Обогащающий подход.

§ 1.5. Информационный подход. —.

§ 1.6. Деятельностный подход.

§ 1.7. Модельный подход.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1.

ГЛАВА 2. КОНЦЕПЦИЯ МЕТОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ОБУЧЕНИЯ ФИЗИКЕ СТУДЕНТОВ ВУЗОВ С УЧЕТОМ ИХ КОГНИТИВНЫХ

СТИЛЕЙ

§2.1. Принципы построения концепции методической системы обучения студентов вузов физике на основе учета их когнитивных стилей.

§2.2. Особенности и линии реализации концепции.

§2.3. Структура модели методической системы обучения.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2.

ГЛАВА 3. МОДЕЛЬ МЕТОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ОБУЧЕНИЯ ФИЗИКЕ СТУДЕНТОВ ВУЗОВ С УЧЕТОМ ИХ КОГНИТИВНЫХ СТИЛЕЙ.

§3.1. Цели построения методической системы обучения студентов вузов с учетом их когнитивных стилей.

§3.2. Принципы и критерии отбора содержания обучения. ..

§3.3. Формы, методы и средства обучения.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.

ГЛАВА 4. МЕТОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ОБУЧЕНИЯ ФИЗИКЕ СТУДЕНТОВ ВУЗОВ НА ОСНОВЕ УЧЕТА ИХ КОГНИТИВНЫХ СТИЛЕЙ.

§4.1. Отбор и формы представления содержания обучения.

§4.2. Методы проведения лекционных и практических занятий

§4.3. Методы проведения лабораторных занятий.

§4.4. Методы стимулирования мотивации учения.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.

ГЛАВА 5. РЕАЛИЗАЦИЯ МОДЕЛИ ОБУЧЕНИЯ ФИЗИКЕ СТУДЕНТОВ ВУЗОВ НА ОСНОВЕ УЧЕТА ИХ КОГНИТИВНЫХ СТИЛЕЙ И ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ ПО ПРОВЕРКЕ ВЫДВИНУТЫХ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПОЛОЖЕНИЙ.

§5.1. Общая характеристика педагогического эксперимента.

§5.2. Анализ данных, полученных в ходе кон стати ру ю ще го этапа эксперимента.

§5.3. Анализ данных, полученных в ходе контролирующего этапа эксперимента.

§5.4. Долгосрочные перспективы исследования.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 5.

Введение диссертации по педагогике, на тему "Методическая система обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей"

В новых социально-экономических условиях, характерных для современного российского общества, возникает и формируется новая парадигма образования, в основе которой лежат идеи гуманизации системы образования, развития личности обучаемого. Эти идеи находят свое отражение в нормативных документах. Национальная доктрина образования в Российской Федерации выдвигает следующие требования:

- организацию учебного процесса с учетом современных достижений науки, систематическое обновление всех аспектов образования, отражающего изменения в сфере культуры, экономики, науки, техники и технологий;

- создание многообразия типов и видов образовательных учреждений и вариативность образовательных программ, обеспечивающих индивидуализацию образования, личностно-ориентированное обучение и воспитание.

Гуманизация образования обусловлена насущными потребностями практики обучения. Среди гуманистических тенденций функционирования и развития системы образования можно выделить главную - ориентацию на развитие личности. Одним из способов наиболее полной реализации творческого потенциала личности является обучение студентов в соответствии с их индивидуальными когнитивными стратегиями, что обеспечивает их оптимальное обучение и развитие в психологически комфортных условиях.

Физика - основа инженерного образования, обеспечивающая освоение студентами общетехнических и специальных дисциплин, а также реализацию профессиональной деятельности в условиях усложняющихся технологий. Учет возрастных особенностей при обучении, особенностей восприятия и организации мышления достаточно полно проработан в педагогической науке в целом и в теории и методике обучения физике. Большой вклад в развитие теории и методики обучения физике внесли C.B. Бубликов, A.C. Кондратьев, С.Е. Каменецкий, В.В. Лаптев, Н.С. Пурышева, В.Г. Разумовский, A.B. Усова, Н.В. Шаронова, а также Р.В. Майер, Т.Н. Шамало (учебный эксперимент), A.A. Червова (концепция двухуровневого введения учебной информации), И.А. Мамаева, (теоретические основы и методика преподавания курса физики в вузе), Т.И. Гнитецкая (установление межпредметных связей), А.Г. Гейн, А.И. Назаров, Е.В. Оспенникова (применение информационных технологий при обучении физике), П.В. Зуев (повышение эффективности обучения физике), И.А. Иродова, H.A. Клещева, (обучение физике в учреждениях профессионального образования), Г.В. Ерофеева, В.В. Ларионов, Л.В. Масленникова (профессиональная направленности при обучении физике будущих инженеров), A.B. Ельцов, A.A. Фадеева, O.A. Я вору к (интеграционные процессы при обучении физике), A.A. Синявина (обобщение и систематизация физических знаний), С.А. Суровикина (формирование естественнонаучного мышления) и др.

Их исследования посвящены решению различных проблем, но не рассматривается проблема обучения студентов вузов на основе учета их психологических особенностей. К психологическим особенностям обучаемых, мало изменяющимся, устойчивым характеристикам, существенным для процесса обучения, относят когнитивные стили. Когнитивные стили - это индивидуально своеобразные способы восприятия, анализа, структурирования и категоризации своего окружения. Работа интеллекта большинства людей характеризуется преобладанием того или иного когнитивного стиля. Преобладающие когнитивные стили являются достаточно устойчивыми на протяжении жизни обучаемого. Для разработки педагогических концепций, обеспечивающих обучение и развитие студентов в соответствии с их индивидуальными когнитивными стилями, в том числе и при обучении физике, необходимо комплексное психолого-педагогическое изучение человека. Исследователи приводят более десяти когнитивных стилей. Например, полезависи-м ость/поленезависимость, импульсивность/рефлексивность, узость/широта диапазона эквивалентности, когнитивная простота/когнитивная сложность, фокусирующий/сканирующий контроль, сглаживание/заострение различий и др.

При изучении физики у студентов возникают затруднения в переводе информации из одной формы представления в другую, что снижает их познавательные возможности. Эту особенность интеллекта характеризует когнитивный стиль «ригидность/гибкость когнитивного контроля», он отражает степень объективной трудности в смене способов переработки информации, представленной в различных формах. В диссертационном исследовании рассматривается когнитивный стиль «ригидность/гибкость когнитивного контроля» и его влияние на познавательные возможности студентов. Ригидный контроль свидетельствует о трудностях в переходе от одного способа представления информации к другому, тогда как гибкий - об относительной легкости такого перехода. Выбор данного когнитивного стиля обусловлен тем фактом, что информация в курсе физики представляется в различных формах (вербальной, аналитической, графической, предметно-практической и др.).

Профессором М.А. Холодной выделены виды стилевого поведения, представляющие собой иерархическую структуру: стили кодирования информации —> стили переработки информации.

Стили кодирования информации - это субъективные средства, с помощью которых в ментальном опыте человека воспроизводится окружающий мир. Проблема возможных способов кодирования информации человеком изучалась рядом исследователей. Так, ЕЛ I. Ильин и И.П. Павлов выделяли два стиля кодирования информации (чувственно-наглядный и словесно-речевой), Дж. Брунер и Д.М. Веккер - три стиля (в виде предметных действий, наглядных образов и языковых знаков), М.А. Холодная выделяет четыре стиля (сенсорно-эмоциональный; визуально-пространственный; предметно-практический; словесно-речевой).

Учитывая специфику обучения физике в вузе (проведение лекционных, практических и лабораторных работ), мы рассматриваем стили кодирования информации, соответствующие формам представления физической информации:

1) словесно-символический;

2) визуально-пространственный;

3) предметно-практический.

Обучение с учетом когнитивных стилей возможно в условиях нежесткой внутренней дифференциации и создает объективные условия для индивидуализации образовательного процесса в силу разнообразия и вариативности образовательной среды, а также за счет разнообразных форм взаимоотношений обучаемых с различным складом ума. Под внутренней дифференциацией понимают такую организацию обучения, при которой учет индивидуальных способностей обучаемых осуществляется в рамках их обучения в обычных группах.

Анализ результатов констатирующего этапа педагогического эксперимента и анализ публикаций показывают, что, несмотря на большую значимость учета когнитивных стилей студентов при обучении физике в большинстве вузов, разработка и внедрение таких методических систем не проводилась. Было выдвинуто предположение, что учет индивидуальных когнитивных стилей при обучении является резервом повышения эффективности образовательного процесса в вузах.

Таким образом, анализ нормативных документов, психолого-педагогических исследований и исследований в области теории и методики обучения физике позволяет выделить ряд противоречий:

-между объективной потребностью общества в подготовке высококвалифицированных инженеров и неразработанностью систем обучения, позволяющих достигать требуемого уровня на основе учета их индивидуальных когнитивных стилей;

- между коллективным характером обучения студентов вузов и индивидуальным характером усвоения физической информации в соответствии со своими познавательными особенностями;

- между необходимостью создания оптимальных условий для познавательной деятельности студентов вузов при изучении физики и недостаточной разработанностью таковых в соответствии с индивидуальными когнитивными стилями студентов;

- между необходимостью внедрения в учебный процесс вузов достижений психолого-педагошческих наук и преобладающими традиционными подходами при обучении физике;

- между необходимостью развития личностно-ориентированного подхода применительно к когнитивной деятельности и недостаточным количеством таковых разработок в педагогической науке.

Из вышеперечисленного становится очевидной актуальность исследования, проблемой которого является поиск ответа на вопрос: какими должны быть концепция, модель, практическая реализация методической системы обучения физике студентов вузов на основе когнитивных стилей и средства ее осуществления.

Объект исследования; процесс обучения физике студентов вузов.

Предмет исследования: методическая система обучения физике студентов инженерных вузов на основе учета их когнитивных стилей.

Цель исследования - теоретическое обоснование и разработка концепции методической системы обучения физике студентов на основе учета их когнитивных стилей, а также реализация методической системы в условиях инженерного вуза.

Гипотеза исследования представляет собой предположение о том, что эффективность образовательного процесса по физике в вузе повысится, если:

- разработать концепцию методической системы обучения физике, построенную на идее о повышении эффективности подготовки студентов за счет организации обучения в условиях нежесткой внутренней дифференциации на основе предпочтительных стилей кодирования информации с целью создания равных комфортных условий обучения и формировании мобильности стилевого поведения студентов;

- в основу концепции положить систему принципов, обеспечивающих теоретическую разработку и практическую реализацию концепции методической системы обучения физике на основе учета когнитивных стилей. Основными являются принципы: модельного представления физической информации, и н ф о р м а ц и о н н о й мобильности, предметно-практического представления информации, междиецилинарной интеграции;

- на основе выдвинутой концепции разработать модель методической системы обучения физике студентов вузов, включающую: систему принципов, основные линии реализации концепции; внутренние и внешние факторы, влияющие на образовательный процесс; совокупность основных структурных элементов, а именно: цели обучения, содержание, формы, методы и средства обучения;

- разработать и внедрить методику мониторинга, по параметрам: диагностика психологических особенностей студентов, уровень освоения студентами приемов перевода физической информации в различные формы, уровень подготовленности по физике, уровень мотивации к изучению физики;

- внедрить разработанную методическую систему в учебный процесс и оценить ее педагогическую эффективность по перечисленным выше параметрам.

Под педагогической эффективностью мы понимаем увеличение объема знаний, формирование мобильности стилевого поведения при изучении физики, усиление мотивации к изучению физики.

Методологическую основу исследования составляют:

- Исследования в области педагогики и психологии по проблеме структуры интеллекта человека, его индивидуальных способностей и учета индивидуальной структуры интеллекта в учебном процессе.

Проблемам разработки структуры интеллекта человека посвящены работы зарубежных ученых Ж. Пиаже, Ч. Спирмена, Л. Терстоуна, Дж. Г ил-форда, Р.Б. Кэттлла, Г.Ю. Айзенка, Р.Л. Солсо, Р. Стернберга др., причем разработкой факторных моделей интеллекта занимались Ч. Спирмен, Л. Терстоун, Дж. Гилфорд, Р.Б. Кэттелл и др. Авторами монометрических моделей интеллекта являются Г.Ю. Айзенк, Р.Л. Торндайк, Л.Т. Ямпольский и др. Исследователями в области когнитивных моделей интеллекта являются Р. Стернберг, А. Демитроу, М.А. Холодная, Р.Л. Солсо, В.11. Дружинин и др.

Традиционно в отечественной педагогике рассматривались не когнитивные стили обучаемых, а их и н диви дуальные способности. Проблема индивидуальных способностей рассматривалась в работах Б.М. Теплова, В.Д. Шадрикова, Д.Н. Завалишиной, В.Н. Дружинина, Е.П. Ильина и др. Психолого- п еда го i и чес кие особенности познавательных процессов исследовались А.Б. Брушлинским, Н.Ф. Талызиной, а также И.А. Зимней, С.Л. Рубинштейном, Т.В, Габай и др.

- Исследованиям в области личностно-ориентированного подхода посвящены работы H.A. Алексеева, ILI.А. Амонашвили, Е.В. Бондаревской, М.А. Викулиной, Б.С. Гершунского, И.С. Якиманской и др.

Дифференцированный подход как частный случай личностно-ориентированного подхода, рассматривался в работах Н.С. Пурышевой, И.Э. Унт, Е.С. Рабунского, Г.Н. Степановой и др. Проблеме дифференциации и индивидуализации обучения на основе когнитивных стилей посвящены работы зарубежных исследователей : Р. Райдинга, И. Чима, Дж. Хейса, К. Элл неона и др. Среди российских педагогов и психологов эту проблему исследовали: А.Е. Дружинин, Г.А. Берулава, В.А. Колга и др.

- Информационный подход в образовании рассматривался в работах A.C. Архангельского, B.C. Степина, применительно к конкретным дисциплинам в работах Г.Н. Степановой, A.A. Дорофеева и др.

- Деятелъностный подход. Это направление исследовалось в трудах Б.Г. Ананьева, Л.С. Выготского, П.Я. Гальперина, А.Н. Леонтьева, С.Л. Рубинштейна, Н.Ф. Талызиной и др. В области теории и методики обучения физике деятельностный подход разрабатывался в работах Р.В. Майера, Г.П. Стефановой, Н.И. Одинцовой, И.А. Круговой и др.

- Философское исследование понятия «модель» и «моделирование» в теории познания представлено в работах Я.Г. Неуймина, В.А. Штофа и др. Дидактические аспекты моделирования при обучении физике исследовались в работах B.C. Идиатулина, Ю.А. Воронина, P.M. Чудинского, B.C. Михалки-на, A.C. Кондратьева, М.Э. Филиппова, В.В. Фоменко и др.

- Обогащающий подход, предполагающий обогащение стилевых характеристик обучаемых, исследовался в работах М.А. Холодной, Э.Г. Гельфман и др.

- Работы в области педагогической интеграции. Исследования интеграционных процессов в системе высшего образования велись М.Н. Беру лавой, А.Ф. Елисеевым, Ю.А. Кустовым, Н.Ф. Талызиной и др. Большой вклад в развитие интеграционных подходов внесли B.C. Безрукова, Н.К. Чапаев и др.

-Работы в области процесса обучения в высшей школе: С.И. Архангельский (применение информационного подхода при обучении в высшей школе), A.A. Вербицкий (контекстный подход), В.В. Ларионов (проблемно-ориентированное обучение), C.B. Бубликов, Ю.И. Дик, B.C. Леднев (концепция формирования содержания обучения), Д.В. Чернилевский (технологичес кий подход), O.A. Козлов, Г. А. Кручинина, И.В. Роберт (информатизация образования) и др.

В соответствии с целью, объектом, предметом и гипотезой определены следующие задачи исследования:

1. Изучить состояние проблемы обучения студентов вузов с учетом психологических особенностей обучаемых и обосновать возможность и необходимость нежесткой внутренней дифференциации при обучении студентов физике на основе индивидуальных когнитивных стилей.

2. Выявить психолого-педашгические обоснования возможности обучения студентов вузов с учетом их индивидуальных когнитивных стилей.

3. Сформировать понятийно-терминологическое обеспечение концепции методической системы обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей.

4. Описать структуру и содержание концепции методической системы обучения физике студентов в вузе на основе учета их индивидуальн ых когнитивных стилей.

5. Разработать модель методической системы обучения физике студентов вузов, отражающую структурные компоненты самой системы, а также совокупность внешних и внутренних факторов, влияющих на функционирование системы обучения.

6. В соответствии со сформулированной концепцией методической системы обучения и созданной моделью разработать и апробировать, в условиях инженерно-педагогического вуза, методическую систему обучения физике студентов вузов, включающую компоненты: цель, содержание, методы, средства и формы обучения.

7. Провести педагогический эксперимент, подтверждающий эффективность разработанной методической системы обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей.

Логика и основные этапы исследования. Исследование проводилось с 1991 по 2008 год.

Первый этап (1991 -2002 гг.).анализ состояния проблемы обучения физике студентов в вузе и выявление резервов повышения эффективности образовательного процесса. Теоретико-методологическое исследование учебной и научной литературы в области психологии, педагогики, теории и методики обучения физике, философии, теории информации и др. Проверка актуальности выбранной тематики, разработка гипотезы исследования, определение целей, постановка задачи исследования.

Второй этап (2003 -2005 гг.) - разработка концепции методической системы обучения студентов вузов с учетом их когнитивных стилей, модели методической системы, включающей целевой, процессуальный, содержательный и результативный компоненты. Разработка методической системы обучения, включающей цели, содержание, формы, методы и средства обучения. Разработка и внедрение в учебный процесс элементов модели обучения физике и доведение их до уровня методик.

Третий этап (2006 - 2008 гг.) связан с внедрением результатов работы в практику обучения физике студентов в вузах, организацией опытно-экспериментальной работы и анализом полученных экспериментальных данных. Осуществлено внедрение результатов исследования в вузах России. Работа над оформлением диссертации. Результаты исследования были апробированы на международных, всероссийских и региональных научных конференциях и семинарах, в центральной п еда го ги ч ее кой печати.

Научная новизна исследования заключается в следующем:

1. Осуществлено комплексное психолого-педагогическое исследование процесса обучения физике студентов вузов, основанное на интеграции достижений психологической науки в области когнитивной психологии, педагогики высшей школы и теории и методики обучения физике. Результаты исследования обеспечивают обучение и развитие студентов в соответствии с их индивидуальными когнитивными особенностями.

2. Внесен определенный вклад в развитие направления теории и методики обучения физике - обучение студентов вузов с учетом их индивидуальных когнитивных стилей.

3. Разработана концепция методической системы обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей. Концепция раскрывается через следующие идеи:

- сочетания личностно-оринентированного, дифференцированного, деятельностного, модельного, обогащающего и информационного подходов при обучении физике;

- обучение студентов вузов физике возможно на основе учета их индивидуальных когнитивных стилей, в частности когнитивного стиля «ригидность/гибкость когнитивного контроля», а также предпочтительных стилей кодирования информации;

- содержание курса физики можно представить как совокупность учебных моделей: материальной, графической, аналитической и др. - при условии равноправности различных форм представления физической информации;

- перевод физической информации в различные формы представления возможно осуществить путем интеграции физики с курсами математики, инженерной графики и информатики на основе выделения связеобразующих элементов содержания средствами системы междисциплинарных учебных заданий.

4. Выдвинутая концепция базируется как на системе общедидактических, так и уточненных автором принципов: модельного представления физической информации, формирования информационной мобильности, предметно-практического представления информации, межд и с ци л и нарной интеграции.

5. Разработана модель методической системы обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей, содержащая следующие компоненты: целевой, содержательный, процессуальный (методы и формы обучения), мотивационный и результативный.

6. Разработана методическая система обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей, включающая: цели, содержание, методы и средства, организационные формы. Основной целью является повышение эффективности подготовки студентов вузов в области физики за счет формирования информационной мобильности студентов. Содержание курса физики представлено в виде совокупности моделей, имеющих различные формы. Введение содержания в учебный процесс осуществляется путем применения авторских методик проведения лекционных, практических и лабораторных занятий по физике, а также методики организации самостоятельной работы студентов, учитывающих индивидуальные психологические особенности студентов (предпочтительный стиль кодирования информации, «ригидность/гибкость когнитивного контроля»).

Теоретическая значимость исследования заключается в том, что его результаты вносят вклад в развитие теоретических основ обучения физике студентов вузов:

1. Теоретически обоснована необходимость и возможность осуществления нового направления обучения физике студентов вузов - обучение на основе учета когнитивных стилей. Полученное новое теоретическое знание, разрешающее противоречия, связанные с необходимостью поиска новых путей повышения эффективности процесса обучения физике студентов в вузах и с неразработанностью подходов к обучению, основанных на учете индивидуальных когнитивных стилей.

2. В рамках разработанной концепции методической системы обучения студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей расширено понятие личностно-ориентированного обучения за счет интеграции психолого-педагогического знания и знания в области теории и методики обучения физике.

3. Сформулирована система уточненных принципов обучения, среди них:

- принцип модельного представления физической информации предполагает, что курс физики можно представить как совокупность учебных моделей, а именно: материальной, графической, аналитической и др., причем различные формы представления информации являются равноправными;

- принцип формирования информационной мобильности предполагает обеспечение перевода физической информации студентами из одной формы в другую, применяя логические, математические, графические и информационные методы, что позволяет обучающимся осваивать информацию, представленную в различных формах, и обогащать стилевые характеристики интеллектуального поведения.

- принцип предметно-практического представления информации предполагает, что источником физической информации могут быть не только вербальные, графические или аналитические источники, но и процесс предметно-практической деятельности при изучении физики.

- принцип информационности предполагает, что учебный процесс в вузе определяется как процесс приема, передачи, хранения, использования и преобразования учебной информации. Обучение является процессом общения (коммуникативным процессом) с целью передачи информации (знаний и способов деятельности).

- принцип междисциплинарной интеграции предполагает реализацию интеграции курса физики с курсами математики, информатики и инженерной графики на основе выделения связеобразующих элементов содержания, применяя методы универсализации, унификации и экстраполяции.

4. Выделены линии реализации концепции методической системы обучения физике на основе учета когнитивных стилей: психологическая, организации физической информации, организации системы занятий, установления межпредметных связей.

5. Уточнена сущность понятий «линия реализации концепции» и «системообразующие междисциплинарные понятия».

Практическая значимость заключается в том, что:

Основные результаты исследования доведены до конкретных методических разработок и рекомендаций.

1. Разработаны методики:

- модельного введения физической информации на лекционных занятиях;

- последовательного выполнения системы физических заданий включающую тренировочные задачи (первого и второго типов) —» базовые задачи —» комплексные расчетно-графические задания;

- вариативного выполнения лабораторных работ в зависимости от предпочтительного стиля кодирования информации студентом;

- организации самостоятельной работы студентов.

- мониторинга эффективности учебного процесса по показателям: ригидность/гибкость когнитивного контроля, преобладающий стиль кодирования информации; уровень усвоения физической информации, уровень освоения студентами приемов перевода физической информации в различные формы; мотивация к изучению физики.

2. Разработаны учебные пособия: «Модели в физике», «Физика и автомобиль», «Комплект методического обеспечения по учебной дисциплине «Физика»», «Организация и проведение лабораторного практикума по физике», «Расчет погрешности измерений при выполнении лабораторных работ по физике с использованием компьютерных технологий», «Сборник задач по физике. Электромагнетизм» и др.

3. Полученный опыт внедрения системы обучения физике опубликован в монографиях «Проектирование содержания спецкурсов при подготовке педагога профессионального обучения», «Теоретические основы дифференциации при обучении студентов вузов», «Реализация системы обучения студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей» и может быть использован при обучении студентов вузов.

4. Внедрение в педагогическую практику методической системы обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей позволило повысить эффективность подготовки студентов вузов в области физики по показателям:

- подготовленность в области физики - объем полученных знаний;

- перевод физической информации в разл ичные формы представления;

- мотивация к изучению физики и интерес к обучению по выбранной специальности.

На защиту выносятся;

1. Методолого-теоретические основы процесса обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей, которыми выступают методологические подходы (л и ч н ости о-ори не нти ро вам н ы й, дифференцированный, деятель11остиый, модельный, обогащающий и информационный), совокупность общенаучных (гуманизации, интеграции, системности) и специальных (модельного представления физической информации, формирования информационной мобильности, предметно-практического представления информации, междисцилинарной интеграции) принципов обучения.

2. Концепция методической системы обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей, базирующаяся на следующих идеях:

- сочетания личностно-оринентированного, дифференцированного, деятельностного, модельного, обогащающего и информационного подходов при обучении физике;

- обучение студентов вузов физике возможно на основе учета их индивидуальных когнитивных стилей, в частности когнитивного стиля «ригидность/гибкость когнитивного контроля», а также предпочтительных стилей кодирования информации;

- содержание курса физики можно представить как совокупность учебных моделей: материальной, графической, аналитической и др. - при условии равноправности различных форм представления физической информации;

- перевод физической информации в различные формы представления возможно осуществить путем интеграции физики с курсами математики, инженерной графики и информатики на основе выделения связеобразующих элементов содержания средствами системы междисциплинарных учебных заданий.

3. Модель методической системы обучения физике студентов вузов, построенная на системе общедидактических и уточненных принципов, учитывающая когнитивный стиль «ригидность/гибкость когнитивного контроля», включающая целевой, содержательный, процессуальный, результативный компоненты и линии реализации концепции: психологическую организационную, введения физической информации, организации системы занятий. установления межпредметных связей.

4. Методическая система обучения физике студентов вузов на основе учета их когнитивных стилей, включающая цели, содержание, методы и средства, организационные формы.

Система целей является системообразующим элементом и включает цели: образовательную - повышение подготовленности студентов в области физики; развивающую - формирование информационной мобильности; воспитательную - формирование профессиональной направленности личности и ценностного отношения к изучению физики.

Содержание курса физики отобрано и систематизировано на основании принципов: психологических закономерностей представления изучаемого материала, полисистемности, интегративности, вариативности, профессиональной направленности, многоуровневой организации учебного материала. Содержание курса физики позволяет осуществлять перевод физической информации в различные формы представления.

Методика модельного представления физической информации в курсе лекции базирующаяся на идее о возможности представления дисциплины «Физика» как совокупности моделей. Перевод информации в различные формы представления возможен путем применения логических и частно научных методов.

Методика последовательного выполнения системы физических заданий: тренировочные задачи (первого и второго типов) —» базовые задачи —> комплексные раечетно-графические задания, базирующаяся на разработанной системе приемов и методов перевода физической информации в различные формы представления.

Методика вариативного выполнения лабораторных работ в зависимости от предпочтительного стиля кодирования информации.

Методика организации самостоятельной работы студентов, включающая пакет индивидуальных заданий для самостоятельного выполнения студентом и способы их выполнения.

Методика мониторинга когнитивных особенностей студентов и эффективности подготовки студентов по физике в процессе обучения в вузе, включающая систему тестовых заданий и способы их применения в учебном процессе для измерения следующих параметров:

- предпочтительный стиль кодирования информации;

- показатель ригидность/гибкость когнитивного контроля;

- уровень освоения студентами приемов перевода физической информации в различные формы представления;

- уровень подготовленности студентов в области физики;

- уровень мотивации к изучению физики.

Апробация и внедрение результатов исследования.

Основные положения диссертации, теоретические и практические результаты докладывались и обсуждались на международных конференциях: «Физика в системе современного образования» (г. Ярославль, С.-Петербург, 2001, 2003, 2007), «Физическое образование: проблемы и перспективы развития» (г. Москва, 2005, 2007, 2008), «Высокие технологии в педагогическом процессе» (г.Н. Новгород, 2001 - 2006), «Современные методы физико-математической науки» (г. Орел, 2006 г.), «Инновации в системе непрерывного профессионального образования» (г.Н.Новгород 2007, 2008) и др. На всероссийских и региональных конференциях: «Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов) - (Челябинск 1999), «Инновационные технологии в педагогике и на производстве» (г. Екатеринбург 2000, 2001 г.), «Проблемы интеграции естественнонаучных дисциплин в высшем педагогическом образовании» (г.Н.Новгород, 2001), «Актуальные вопросы развития образования и производства» (г.Н.Новгород, 200! - 2006), «Проблемы фуидаментализации и профессиональной направленности инженерного и инженерно-педагогического образования» (г.Н. Новгород, 2004 - 2006), «Проблемы профессиональной направленности естественнонаучного и технического образования» (г.Н. Новгород, 2005, 2006), «Современные проблемы науки, образования и производства» (г.Н. Новгород, 2006), «Наука и молодежь» (г.Н. Новгород, 2007, 2008), «Современные тенденции развития профессионального образования в подготовке специалистов в области автомобилестроения» (Н. Новгород, 2007), «Развитие творческого наследия С.Я. Батышева в системе непрерывного профессионального образования» (Н. Новгород, 2007) и др.

Разработанная методическая система внедрена в учебный процесс следующих вузов: ГОУ ВПО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет», ГОУ ВПО «Нижегородское высшее военно-инженерное командное училище (военный институт)», ГОУ ВПО «Шуйский государственный педагогический университет», НОУ ВПО «Нижегородский филиал университета Российской Академии образования», о чем имеются акты о внедрении.

Под руководством диссертанта защищено две кандидатские диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук по специальности 13.00.02. Работа выполнена при поддержке грантов Министерства образования РФ «Педагогические основы обучения естественнонаучным дисциплинам студентов инженерно-педагогического вуза» (Шифр ГОО -2.1.135) и «Инновационные технологии при обучении естественнонаучным дисциплинам» (Шифр Г02 - 2.1 - 84).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, биб л иограф и чес ко го списка включающего 362 наименования. Работа содержи) 354 страницы основного текста (50 рисунков, 24 таблицы) и 12 приложений.

Список литературы диссертации автор научной работы: доктора педагогических наук, Толстенева, Александра Александровна, Нижний Новгород

1. Методический блок включает в себя следующие элементы:

2. Краткое описание методики преподавания.

3. Список практических и лабораторных работ, экскурсий, демонстраций, описание материального обеспечения;

4. Требования к уровню знаний и умений, полученных в результате обучения.

5. Формы контроля и методы оценки знаний, умений и навыков учащихся.

6. Ожидаемые педагогические результаты.

7. Методы организации и осуществления учебно-познавательной деятельности (благодаря им обеспечивается процесс опосредствования личностью учебной информации):

8. По логическому признаку классификация методов опирается на классификацию умозаключений/- индуктивные методы (от частного к общему);- дедуктивные методы (от общего к частному);- аналитические методы;- синтетические методы обучения.

9. Методы стимулирования и мотивации учебно-познавательной деятельности (благодаря им обеспечиваются важнейшие функции регулировки учебной деятельности, ее познавательной, волевой и эмоциональной активизации ):

10. Методы письменного контроля:- контрольных письменных работ;- письменных зачетов;- письменных экзаменов.

11. Методы лабораторно-практического контроля:- контрольных лабораторных работ:- машинного контроля.Ю.К. Бабанский отмечает, что выбор методов обучения определяется 15, с, 293.:

12. Закономерностями и вытекающими из них принципами обучения.

13. Целями и задачами обучения.

14. Содержанием и методами данной науки вообще и данного предмета, темы в частности.

15. Учебными возможностями школьников:а) возрастными (физическими, психическими);б) уровнем подготовленности (образовательной и воспитательной);в) особенностями классного коллектива.

16. Особенностями внешних условий (географических, производственного окружения и пр.).

17. Метод использования компьютера как инструмента, позволяющего значительно расширить иллюстративную базу вузовских курсов высшей математики и физики.

18. Метод использования компьютера для формирования алгоритмической культуры студентов.

19. Метод использования компьютера при решении вычислительных задач высшей математики и физики.

20. Метод использования компьютера при решении задач курса высшей математики с физическим содержанием.

21. Метод использования компьютерных технологий в качестве средства создания творческого, эмоционального отношения к процессу решения задач.

22. Метод использования компьютерных технологий в качестве средства экспериментирования и моделирования.

23. Представление учебной информации, включенной в лекцию, в различных формах (вербальной и аналитической (определения и формулы), графической (графики, рисунки, технические и структурные схемы, результаты экспериментов);

24. Обеспечение логического перевода учебной информации из одной формы в другую;

25. Разработка методов перевода информации в различные формы, доступные и обязательные для освоения студентами;

26. Ознакомить студента с постановкой и проведением эксперимента.

27. Закрепить и углубить теоретические основы курса в процессе самостоятельного изучения и наблюдения изучаемых явлений.

28. Привить навыки обработки и оформления экспериментальных исследований.

29. Закрепить изученный н ау ч н о-теорети ч ее к и й материал.

30. Сформировать профессиональные инженерные умения обучаемых -будущих специалистов.

31. Сформировать исследовательские умения.