автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Методическая система обучения классической механике в курсе общей физики педагогического вуза

Автореферат диссертации по теме "Методическая система обучения классической механике в курсе общей физики педагогического вуза"

Министерство образования Российской Федерации ГОУ ВПО Московский государственный областной университет

На правах рукописи

Казаков Рустям Хамзич

МЕТОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ОБУЧЕНИЯ КЛАССИЧЕСКОЙ МЕХАНИКЕ В КУРСЕ ОБЩЕЙ ФИЗИКИ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ВУЗА

13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания (физика)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора педагогических наук

Москва, 2004

Работа выполнена на кафедре методики преподавания физики Московского государственного областного университета

Научный консультант: действительный член Международной педагогической академии, доктор педагогических наук, профессор Людмила Степановна Хижнякова

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

Виктор Максимович Чаругин; доктор педагогических наук, профессор Петр Иванович Самойленко; доктор педагогических наук, профессор Наталья Викторовна Шаронова

Ведущая организация: Владимирский государственный

педагогический университет

Защита состоится Л ¿¿Л^р-е/е^ 2004 г. в /"/ часов на заседании диссертационного совета Д 212Т155.09 по защите докторских диссертаций по специальностям: 13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания (физика), 13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания (математика), 13.00.08 - теория и методика профессионального образования в Московском государственном областном университете по адресу: 107005, г. Москва, ул. Радио, д. 10а, корп. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного областного университета.

Автореферат разослан «_

2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета //

доктор педагогических наук, профессор Анисимова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Актуальность исследования

Стандарт высшего профессионального образования в педагогическом вузе по специальности физика (квалификация - учитель физики) выдвигает ряд требований к уровню профессиональной подготовки учителя физики, который призван реализовать цели общего физического образования в средней школе. Исходя из принципа профессиональной направленности основными целями содержания обучения в курсе обшей физики являются: формирование системных знаний физических теорий в диалектическом единстве методов научного познания (эмпирических, теоретических и общелогических); знания содержательной структуры физических теорий; знания учебно-познавательных действий и способов осуществления деятельности - познавательных операций - в целях понимания сущностного содержания физических теорий; формирование знаний о современной физической картине мира; формирование естественнонаучного мировоззрения и воспитание научного мышления. В курсе общей физики формируются навыки организации и постановки эксперимента, навыки решения и анализа физических задач.

Элементами методической системы обучения физике являются: цели обучения, содержание физического образования, методы, формы и средства обучения. Особенности методической системы обучения физике в высшей педагогической школе, в отличие от средней, педагогической наукой изучены не полно, и исследований по этой методической проблеме мало.

Профессиональное физическое образование будущего учителя физики начинается с изучения классической механики - важнейшей фундаментальной физической теории, лежащей в основании современной физической науки. При изучении классической механики формируются знания современных научных методов познания природы. В профессиональном аспекте важно также то, что в курсе общей физики классическая механика излагается, как и в средней школе, в ее ньютоновском формализме (формализмы Лагранжа и Гамильтона рассматриваются в курсе теоретической физики).

В методической системе обучения классической механике должны быть отражены системно-структурные свойства этой теории, методология системного подхода в обучении в соответствии с гносеологической цепочкой от чувственно-конкретного к эмпирически-абстрактному, далее - от теоретически-абстрактного к теоретически-конкретному. При таком подходе в обучении закладываются основы дальнейшего формирования системных знаний физических теории, развития научного мышления будущего учителя.

На начальном этапе процесса приобретения студентом профессионального физического образования неприемлемо формализованное изложение фундаментальных теоретических объектов и законов концептуального ядра физической теории и дальнейшее дедуктивное ее развертывание. Индуктив-

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА

ное построение курса общей физики детерминируется закономерностями усвоения учебного материала, диктуемыми предметно-материальными условиями происхождения концептуальных понятий и законов физической теории. Вместе с тем в традиционных курсах изложение концептуальных основ теории проводится без должного анализа их структуры и содержания, преобладает информационно-рецептурный стиль построения концептуального учебного материала. Практически отсутствует анализ логического генезиса формирования в теории фундаментальных понятий, законов и используемых методов познания. В учебной литературе нет четкого указания места понятий и законов в содержательной структуре теории, что размывает логическое различие эмпирических и теоретических законов, различие фундаментальных законов теории и их теоретических следствий. Неразработанность данных методических вопросов отражается в содержании большинства учебников и учебных пособий по курсу общей физики.

Классическая механика является концептуальной системой - системой физических понятий и законов, которые оперируют модельными объектами. Вне системы знаний сами по себе понятия и законы утрачивают содержательный смысл и объяснительные функции. В курсах общей физики - Астахов А. В. Курс физики. Т.1. Механика. Кинетическая теория материи; Сиву-хин Д.В. Общий курс физики. Т.1. Механика - проведен анализ сущностного содержания концептуального ядра классической механики. Однако заметим, перечисленные учебники предназначены для студентов втузов и классических университетов.

Игнорирование в курсе общей физики гипотетико-дедуктивной организации физической теории как системы научного знания, чрезмерный акцент на эмпирическом основании физических теорий, невольная абсолютизация эмпирических методов познания приводит к представлению о физике как наборе эмпирических фактов, разрозненных теоретических утверждений, рецептов решения частных задач, к размыванию содержательной структуры физической теории как системы научного знания. При организации познавательной деятельности студента с акцентом на эмпирику трудно говорить о формировании системных знаний теоретических обобщений, выраженных в концептуальных физических понятиях и законах и составляющих основу физической теории, о воспитании теоретического мышления.

В соответствии с диалектическим принципом единства системы научных знаний и методов познания, в учебном курсе физической теории должны найти отражение общелогнческие, теоретические, эмпирические и частные методы научного познания физического мира. Физические теории, будучи усвоенными, сами приобретает функции метода получения новых знаний и источника творческого подхода в организации учителем процесса обучения. Знание системных свойств теории, взаимосвязи системы знаний и методов познания позволяют учителю творчески и методически эффективно решать задачи формирования системных знаний и научного мышления учащихся.

В традиционных курсах общей физики основное внимание уделяется формально-логическим способам обобщения: индуктивным обобщениям экспериментальных данных, выраженных эмпирическими законами (эмпирически-абстрактное в гносеологической цепочке познания); дедуктивным выводам следствий ядра теории (теоретически-конкретное). Однако содержательный анализ логики формирования ядра физической теории (теоретически-абстрактное) выражен слабо. Фундаментальные законы физической теории, входящие в концептуальное ядро, не могут быть сформированы исключительно методом формально-логических обобщений, если суждения и умозаключения строятся на основе существующих верных посылок. Законы о сущностных, эмпирически ненаблюдаемых связях и свойствах реальных объектов рождаются на основе активного поиска с использованием не только формальной логики, но и применением в познании диалектической логики, в диалектической взаимосвязи эмпирического и теоретического методов познания. Диалектические методы формирования концептуальных основ физической теории, методология научного познания не нашли должного отражения в учебной литературе по курсу общей физики.

Формирование системных научных знаний, развитие научного мышления студента осуществляется в процессе углубленного и детализированного теоретического анализа содержания и структуры изучаемых физических теорий. Одним из важнейших условий успешного решения этих методических задач является формирование познавательных действий по усвоению содержания физических понятий и законов, теории в целом в лекционном курсе, на семинарских и практических занятиях, в лабораторном практикуме, в самостоятельной работе посредством адекватно сформулированных учебных заданий.

В целом проблема исследования выражается в том, чтобы привести в соответствие содержание физического образования, методы и средства обучения, формы организации обучения целям и задачам профессионального физического образования в педагогическом вузе.

Проблема исследования методической системы обучения, обусловленная противоречиями в традиционном содержании физического образования в курсе классической механики, - это противоречия между:

- концептуальными свойствами ядра физической теории и эмпирическим построением учебного материала курса классической механики, обусловленным предметно-материальными условиями происхождения концептуальных физических понятий и законов;

- задачей развития теоретического мышления и эмпирическим построением курса общей физики;

- системными свойствами классической механики, гипотетико-дедуктивной организацией знания в этой теории и отсутствием должного их отражения в учебном курсе;

- диалектическими связями элементов содержательной структуры физической теории и отсутствием в традиционных курсах четкого различения эмпирических законов, концептуальных законов ядра теории и выводных (дедуктивных) законов теории;

- диалектическим принципом единства системы научных знаний и научных методов познания, глубоким сущностным содержанием классической механики и ограниченным, фрагментарным освещением теоретических методов познания в традиционных учебных курсах;

- системными свойствами методов познания, коррелирующих с физической теорией как системой научного знания, и эмпирическим построением курса классической механики.

Проблема исследования, обусловленная противоречиями между методами, средствами и формами обучения и содержанием образования, - это противоречия между:

- деятельностной природой научного знания и информационно-рецептурным построением курса общей физики;

- акцентированным применением формально-логических средств в обучении при игнорировании диалектического метода познания (диалектической логики);

- уровнем теоретических знаний выпускников средней школы и насыщенной содержательной познавательной деятельностью на первом курсе обучения;

- довольно большим объемом учебного материала курса общей физики и требованием стандарта высшего профессионального педагогического образования по специальности физика.

Объектом исследования является учебный процесс изучения курса общей физики в педагогическом вузе.

Предмет исследования — система обучения классической механике в курсе общей физики педагогического вуза.

Цель исследования — обосновать и разработать методическую систему обучения классической механике курса общей физики педагогического вуза на основе теоретических обобщений.

Гипотеза исследования. Методическая система обучения классической механике в курсе общей физики педагогического вуза строится на основе системно-структурированного курса классической механике в ее ньютоновском формализме, адекватного гипотетико-дедуктивной организации знания в физической теории, и деятельностного подхода в обучении, обеспечивающего профессионально направленное формирование системных научных знаний в единстве системы методов научного познания.

Для реализации и проверки гипотезы выдвинуты следующие задачи исследования методической системы обучения классической механике курса общей физики в педагогическом вузе:

1) определить системные свойства, гипотетико-дедуктивную организацию знания и содержательную структуру классической механики как физической теории и как непосредственного источника содержания курса общей физики;

2) провести анализ психолого-педагогических концепций деятельности, видов обобщения в обучении и определить с этих позиций содержание обучения классической механике;

3) разработать модель курса классической механики педагогического вуза на основе системных свойств этой теории, деятельностного подхода в обучении и профессиональной направленности физического образования будущего учителя в курсе общей физики;

4) определить структуру демонстрационного эксперимента и лабораторного практикума, усовершенствовать систему лабораторного практикума и требования к результатам обучения в этом практикуме;

5) обосновать структуру и требования к результатам обучения на семинарских и практических занятиях по курсу классической механики на основе целей и содержания физического образования будущего учителя;

6) обосновать систему учебных, учебно-исследовательских заданий и содержательную структуру самостоятельной работы студента в курсе классической механики;

7) провести педагогический эксперимент по оценке эффективности разработанной методической системы обучения классической механике в курсе общей физики.

Методология и теоретические основы исследования методической системы обучения классической механике в курсе общей физики.

Методология исследования.

Методическая система обучения физике является системой диалектически взаимосвязанных компонентов - цели обучения, содержания образования, методов, средств и форм обучения. Методическая система, будучи относительно самостоятельной, является открытой системой. Научное знание имеет деятельностную природу, обусловливающую деятельностный подход в обучении как один из важнейших факторов, влияющих на методическую систему обучения. Непосредственным источником содержания курса общей физики является физическая теория (как концептуальная система), обладающая своей содержательной структурой научного знания, соответствующими элементами структуры и формируемая методами познания. В этой связи методологию исследования методической системы обучения составляют:

- диалектический метод, в частности, принцип единства системы и метода, и системно-структурный подход;

- взаимосвязь теории и практики и деятельностный подход в обучении.

Теоретическую базу исследования методической системы обучения составляют:

- психологические теории деятельности и освоения деятельности обучаемыми;

- система развивающего обучения;

- психологические принципы построения и усвоения учебного материала;

- относительная самостоятельность и открытость методической системы обучения физике, связь методической системы обучения с теоретическими обобщениями в физических теориях.

Основные способы исследования: изучение литературных источников и обобщение современной практики обучения курсу общей физики в педагогическом вузе и курсу физики в старших классах полной средней школы для обоснования проблемы исследования и формирования подхода к решению проблемы; выявление факторов, влияющих на формирование системных знаний физических теорий, изучаемых в курсе общей физики; применение различных экспериментальных методов оценки эффективности методической системы обучения (сравнительный анализ результатов обучения).

Новизна исследования методической системы обучения заключается в следующем:

1. Обоснована и разработана методическая система обучения классической механике в курсе общей физики педагогического вуза на основе системных свойств физической теории и деятельностного подхода в обучении с целью формирования знаний системных теоретических обобщений в классической механике и развития научного мышления студента.

2. Определены принципы конструирования содержания и структуры курса классической механики как учебной дисциплины с учетом системно-структурных свойств классической механики как физической теории, а также предсказательной функции физической теории, формализуемой понятиями взаимодействия и состояния механической системы. Цель формирования системных знаний физической теории предлагается реализовать посредством включения в содержание учебного курса системных свойств классической механики в соответствии с принципами научного познания, изложения учебного материала в единстве системы научных знаний и методов научного познания, раскрытия в учебном курсе модельного характера классической механики как физической теории, логического генезиса физических понятий и законов.

3. Непосредственным источником содержания обучения классической механике является сама физическая теория, организованная как гипотетико-дедуктивная модель научного знания. Классическая механика является системой знания, в содержательной структуре которой имеется эмпирическое основание теории, теоретическое концептуальное ядро и дедуктивные теоретические следствия. Следовательно, классическая механика должна изучаться как система знания, обладающая гипотетико-дедуктивной структурой организации знания.

4. Установлена система эмпирических и теоретических методов научного познания в классической механике в соответствии с гносеологическим циклом познания и в единстве формальной и диалектической логики.

5. Изменение содержания курсов естественнонаучного цикла дисциплин средней школы вновь актуализировало необходимость системной преемственности курса физики средней школы и курса общей физики педагогического вуза. В процессе изучения физики в средней школе стоит задача формирования теоретических обобщений на уровне физической теории как системы понятий и законов. С целью поэлементной диагностики и коррекции исходных знаний первокурсников следует включить в учебный план специальности физика семестровый пропедевтический курс физики.

Теоретическая значимость исследования

1. Впервые научно обоснована методическая система обучения классической механике в курсе общей физики педагогического вуза, которая определяет профессиональное физическое образование будущего учителя физики.

2. Формирование знаний сущностных теоретических обобщений, научного мировоззрения студентов предполагает углубление теоретической составляющей курса классической механики в общей физике. Структура и содержание учебного курса определяется содержательной структурой физической теории. Процесс обучения классической механике отражает единство и взаимосвязь системы научного знания и системы методов научного познания механических систем.

3. Научное познание природы определяется гносеологической цепочкой от чувственно-конкретного к эмпирически-абстрактному, далее - от теоретически-абстрактного к теоретически-конкретному и от него к практике. Соответствующая содержательная структура классической механики как системы научного знания требует различать в учебном курсе гносеологический генезис (логику формирования) эмпирических обобщений, концептуальных обобщений ядра теории и дедуктивных следствий как теорий второго уровня теоретического обобщения в сравнении с ядром теории.

4. Деятельностная природа научного познания требует отражения в учебном процессе поэтапной обобщающей познавательной деятельности. Эмпирические обобщения (эмпирически-абстрактное), выражаемые эмпирическими законами, формируются индуктивным обобщением результатов эксперимента (чувственно-конкретное). Концептуальные законы (теоретически-абстрактное) формируются в результате активной познавательной деятельности с применением не только формальной логики, но и использованием в познании диалектического метода (диалектической логики). Концептуальные законы представляют собой теоретические гипотезы о ненаблюдаемой сущности явления, которые по мере развития теории приобретают статус исходных принципов (аксиом) теории. Дедуктивные следствия ядра теории (теоретически-конкретное) доступны эмпирической интерпретации. Методы обу-

чения (компонента методической системы) формируют знания обобщенных познавательных действий и соответствующих операций, необходимые для усвоения содержания теории, проведения учебных и научных экспериментальных исследований, решения физических задач, выполнения курсовых работ и других видов самостоятельной работы.

Практическая значимость исследования

1. Разработана система методических условий и средств формирования теоретических обобщений при изучении классической механики курса общей физики.

2. Сконструирован вариант системного курса классической механики как важнейшей составляющей методической системы обучения общей физике педагогического вуза, реализованный в учебном пособии по классической механике курса общей физики с учетом специфики и целей профессионального образования учителя физики.

3. Разработаны учебные программы курса общей физики педагогического вуза и учебная программа спецкурса "Содержательная структура и системные свойства физических теорий".

4. Определена система и структура учебных заданий в различных формах обучения - в лабораторном практикуме, практических.и семинарских занятиях, в самостоятельной работе. Система учебных заданий рассматривается как важнейшее средство обучения, позволяющее на деятельностной основе формировать системные знания классической механики, умения применять знания в самостоятельной учебно-познавательной и исследовательской деятельности, в будущей профессиональной деятельности учителя физики.

5. Даны методические рекомендации по формированию раздела механики курса физики средней школы и пропедевтического курса физики педагогического вуза.

6. Определены и обоснованы требования к результатам обучения классической механике курса общей физики в соответствии с целями формирования системных знаний в единстве с методами научного познания и развития научного мышления

Достоверность результатов исследования обеспечена, поскольку:

-опирается на принципы диалектического метода познания, достижения психолого-педагогических наук, современную концепцию теоретического обобщения в обучении, гносеологический и системно-структурный анализ физической теории;

- подтверждена педагогическим. экспериментом и многолетней практикой преподавания физики в средней школе и курса общей физики педагогического вуза.

На защиту выносятся:

1. Методическая система обучения классической механике курса общей физики педагогического вуза, ориентированная на формирование теоре-

тических обобщений, научного мировоззрения и на развитие научного мышления.

2. Содержательная модель изучения классической механики в курсе общей физики педагогического вуза, разработанная на основе системно-структурных свойств классической механики, гипотетико-дедуктивной организации знания в этой теории и деятельностной природы научного знания,

3. Система и структура учебных заданий для семинарских занятий, практикума по решению задач и лабораторного практикума по классической механике курса общей физики.

4. Требования к результатам обучения на семинарских, практических и лабораторных занятиях на основе целей и содержания физического образования будущего учителя физики.

5. Система учебных, учебно-исследовательских заданий и содержание самостоятельной работы студента в курсе классической механики.

7. Результаты педагогического эксперимента по оценке эффективности разработанной методической системы обучения классической механике в курсе общей физики.

Структура диссертационного исследования

Диссертационное исследование состоит из введения, семи глав, итогов диссертационного исследования, списка литературы, приложения. Исследование изложено на страницах основного текста. Список литературы содержит 151 наименование. В работе содержится 10 таблиц, 17 рисунков-схем,

5 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обосновывается актуальность исследования, определяется проблема, объект и предмет исследования, формулируются цели и задачи исследования, определяется новизна, теоретическая и практическая значимость. Во введении сформулированы положения исследования, выносимые на защиту.

Глава 1. Гносеологические и психолого-педагогические предпосылки конструирования содержания курса общей физики педагогического вуза

В главе осуществлен анализ процесса научного познания, психолого-педагогических концепций деятельности и видов обобщения в обучении, выявлены системные свойства, содержательная структура и гипотетико-дедуктивная организация знания в физической теории.

Процесс научного познания выражается гносеологической цепочкой от чувственно-конкретному к эмпирически-абстрактному, далее - от теоретически-абстрактного к теоретически-конкретному. Физическая теория является результатом научной познавательной деятельности, и в соответствии с гносеологической цепочкой содержательная структура физической теории как система научного знания содержит три элемента: эмпирическое основание;

теоретическое концептуальное ядро; дедуктивные (выводные) теоретические следствия. Физическая теория организована как гипотетико-дедуктивная модель знания.

Логический генезис элементов содержательной структуры физических теорий одинаков. Эмпирические факты теории, выражаемые эмпирическими законами (эмпирически-абстрактное), выявляются в познании методом индуктивного обобщения экспериментальных данных (эмпирически-конкретное). Теоретическое ядро (теоретически-абстрактное) формируется концептуальным обобщением эмпирики с использованием не только формальной, но и диалектической логики. Теоретическое описание конкретных физических систем (теоретически-конкретное) осуществляется дедуктивным методом. Дедуктивные следствия ядра физической теории являются теоретическими обобщениями второго уровня в сравнении с концептуальным ядром. Физические понятия и законы теории оперируют модельными объектами.

Анализ традиционных курсов общей физики показал, что в этих курсах преобладает информационно-рецептурный стиль изложения, познавательная деятельность в основном направлена на анализ эмпирических фактов и дедуктивных следствий теории. Однако весьма малое внимание уделено анализу логического генезиса и содержательной структуры основных законов и фундаментальных модельных объектов теории, места теоретических обобщений в структуре теории. Отсутствие четкого различения эмпирических и теоретических законов, различения эмпирических и теоретических модельных объектов, различения основных законов и дедуктивных следствий теории затрудняет формирование системных содержательных теоретических знаний.

Научное знание имеет деятельностную природу. У истоков современной психологической теории деятельности стояли отечественные психологи Л.С. Выгодский, А.Н. Леонтьев, С.Л. Рубинштейн, В.В. Давыдов и др. А.Н. Леонтьев выделяет три единицы деятельности: отдельную деятельность, действие, операцию. Методом микроструктурного анализа деятельности выявлено, что интегральная оценка ситуации может происходить до расчленения восприятия. Интегральная оценка проявляется в интуитивном усмотрении истины при изучении физических систем, выражающемся в сложнейшей мыслительной деятельности по формированию концептуальных утверждений физической теории. В учебно-познавательной деятельности студента данное обстоятельство выражается, например, в предвидении решения физической задачи (текстовой, экспериментальной или исследовательской) до ее конкретного решения в форме завершенного, математически оформленного текста. Успешность предвидения решения во многом определяется культурой мышления, системностью знаний, опытом познавательной деятельности.

П.Я. Гальпериным выдвинута концепция поэтапного формирования умственных действий и понятий, а также концепция об ориентирующем эффекте умственных действий. В учебном процессе данное положение появля-

ется в анализе студентом содержания и структуры понятий и законов, в определении области их функционирования, в применении понятий и законов в границах их применимости к объяснению явления, что приводит к усвоению содержания понятий и законов.

Н.Ф. Талызина, развивая идеи П.Я. Гальперина, вводит понятие об управлении процессом усвоения знаний и отмечает, что управление процессом усвоения знаний возможно только через управление познавательной деятельностью обучаемых, а качество усвоения определяется многообразием видов деятельности, в среде которой функционирует научное знание.

Исследование познавательной деятельности анализируется в работах

В.В. Давыдова о двух способах научного мышления - эмпирического и теоретического. Исходя из психологического анализа формирования теоретических (сущностных) обобщений В.В. Давыдов определил принципы построения учебного материала с целью формирования теоретического мышления учащихся.

Л.И. Резников подчеркивает необходимость усиления в содержании физического образования роли основных законов и самостоятельного эксперимента. В.Г. Разумовский рассматривает принцип цикличности построения учебного материала курса физики (от эксперимента к абстрактной модели и от неё - к дедуктивным следствиям и их экспериментальной проверке) как дидактический принцип организации мышления учащихся.

В.В. Мултановский выделяет четыре основных теоретических обобщения в физике: обобщения на уровне понятий, физического закона, теории и на уровне физической картины мира. Отмечает определенную разобщенность системы понятий разных теорий. В качестве согласующей концепции рассматривается концепция взаимодействия, пронизывающая все физические теории.

Проведенный анализа показывает, что в педагогической науке и гносеологии намечены пути формировании системных теоретических обобщений и системного подхода к конструированию содержания образования: структура учебного курса должна соответствовать этапам и структуре научного познания, соответствовать системным свойствам и содержательной структуре физических теорий, соответствовать психологическим закономерностям построения учебного материала и отражать деятельностную природу научного знания. Однако в традиционных курсах физики общие психолого-педагогические идеи содержательного обобщения не реализованы. Создание методической системы обучения физике в педагогическом вузе, в частности, проектирование содержания курса общей физики с целью формирования системных знаний физических теорий, научного мировоззрения и воспитания теоретического мышления, является актуальной проблемой методики преподавания физики в педагогическом вузе.

Глава 2. Содержательные основы построения классическоймеханики курса общей физики педагогического вуза

В главе осуществлен анализ системы научных знаний и методов научного познания в классической механике, источников и факторов конструирования содержания системного учебного курса механики, определены внешние факторы, влияющие на функционирование методической системы обучения, определены общие требования к результатам обучения классической механике курса общей физики.

Непосредственным источником содержания физического образования является физическая теория как система научного знания. Разработка содержания учебного курса классической механики (как элемента методической системы) с целью формирования системных знаний этой теории невозможна без детального анализа системы научных знаний и системы методов познания в классической механике, анализа источников и факторов конструирования содержания учебного курса.

Системные свойства классической механики отражены в ее структурированности, гипотетико-дедуктивной организации знания в этой теории, иерархичности. Элементы структуры теории являются подсистемами, состоящими из соответствующих элементов, и, в свою очередь, классическая механика является подсистемой физической науки в целом. Эмпирическое основание теории состоит из двух элементов - экспериментальных данных и эмпирических законов как индуктивных обобщений этих данных; в структуру теоретического ядра входят два элемента - фундаментальные теоретические объекты и основные законы классической механики, концептуально моделирующие сущностные свойства, связи и отношения в реальной механической системе; дедуктивные следствия состоят из теорий конкретных физических систем. Фундаментальными теоретическими объектами классической механики являются материальная точка, ньютоновское пространство и ньютоновское время; к основным законам классической механики относятся законы Ньютона, принцип независимости взаимодействий, законы механических сил, принцип относительности Галилея. К основным закона мы относим и законы сохранения. На рисунке 1 представлена структура классической механики как физической теории.

Фундаментальные теоретические законы классической механики оперируют фундаментальными модельными объектами. Динамическое уравнение движения (второй закон Ньютона, записанный совместно с принципом независимости взаимодействий и законами сил) реализует гносеологические функции теории - объяснительную и предсказательную: по известному состоянию механической системы в начальный момент времени {г«, У«} динамическое уравнение позволяет определить (предсказать) конечное состояние механической системы В соответствии с концепцией взаимодействия

механическое явление - это изменение состояния механической системы вследствие взаимодействия. Дидактический аспект концепции взаимодействия гносеологически реализуется через понятие состояния механической системы.

В курсе ньютоновской механики рассматриваются ряд дедуктивных следствий концептуального ядра механики: элементы динамики вращательного движения твердого тела, элементы теории малых механических колебаний, элементы гидродинамики несжимаемой жидкости и некоторые более частные следствия. Дедуктивные следствия являются теориями второго уровня обобщения в сравнении с ядром классической механики.

Усвоение учебного материала осуществляется в единстве содержания системы научных знаний и системы методов познания этого содержания. В главе анализируются методы научного познания: общелогические, эмпирические и теоретические. Общелогические методы (анализ и синтез, абстрагирование, индукция и дедукция, метод аналогий, моделирование, обобщение) входят в качестве элементов как в систему эмпирических, так и теоретических методов познания. В эмпирических методах познания выделены экспериментальный метод, наблюдение, измерение, описание. Общелогические методы на эмпирическом этапе познания призваны формировать эмпирические факты теории - эмпирические законы. Важнейшими теоретическими методами познания в классической механике являются: гипотетнко-дедуктивный метод, метод моделирования объектов механической системы и их отношений; метод математической формализации отношений и свойств материальных объектов; метод мысленного эксперимента; динамический метод классической механики, позволяющий реализовать объяснительную и предсказательную функции теории. Заметим, физическая теория, будучи усвоенная, сама приобретает функции метода познания. К средствам познания отнесем логику научного познания (структуру научного мышления) - формальную и диалектическую логики. Законы формальной логики (закон тождества, закон противоречия, закон исключения третьего, закон достаточного основания) обеспечивают правильность построения мыслей, абстрагируясь от онтологического содержания, от развития и изменения объектов и позволяют получать правильные выводы из верных посылок. Например, дедуктивные следствия из верных непротиворечивых фундаментальных законов физической теории в границах их выполнимости приводят к верным теоретическим утверждениям о динамике конкретных механических систем. Однако формально-логический переход от эмпирики к концептуальному ядру теории невозможен. Принципы диалектической логики являются мыслительными средствами построения теории. Диалектический метод познания требует их содержательного отражения в курсе классической механики с целью формирования системных знаний этой физической теории. Понятие состояния как формы познания является фактором формирования системных знаний, логической основой построения структуры системного курса, а также глобальным мотивацнонным фактором познавательной деятельности студента.

Функционирование методической системы обучения предполагает наличие внешних факторов, влияющих на нее. К внешним факторам, которые в основном определяют эффективность реализации целей обучения, относим: содержание и содержательную структуру классической механики; деятельно-стную природу знания и способы познавательной деятельности; преемственность курса физики средней школы и курса общей физики педагогического вуза и сформированность теоретического мышления выпускника средней школы; требование профессиональной направленности курса общей физики педагогического вуза; познавательную самостоятельность личности обучае-

мого, выраженную в способности к саморегуляции познавательной деятельности, наличии знаний познавательных действий, сформированное™ мотивов к профессиональному совершенствованию.

В соответствии с решаемыми учебно-познавательными задачами и дея-тельностным подходом в обучении можно выделить следующие методы обучения: метод воспроизведения физических понятий и способов познавательной деятельности при изучении конкретных физических систем; дедуктивное воспроизведение (вывод) частных случаев из фундаментальных положений физической теории при усвоении содержания физической теории и решении задач; метод воспроизведения теоретических и эмпирических обобщений; метод воспроизведения целенаправленных и теоретически обусловленных наблюдений и соответствующих познавательных действий в учебно-познавательной деятельности; метод парадоксов, при котором студент должен устранить кажущееся несоответствие теории с рассматриваемой частной физической ситуацией; метод моделирования изучаемых реальных физических систем с обоснованием выбора свойств, которыми наделяются модели; метод аналогий при теоретическом описании и экспериментальном изучении различных физических систем; метод различных формализмов при описании одного и того же явления; метод проведения гносеологических параллелей между естественно-научным и гуманитарным аспектами культуры; исследовательский метод. В силу специфики курса общей физики используется также информационно-рецептурный метод изложения учебного материала.

Составлена учебная программа курса классической механики в соответствии с источниками и факторами, определяющими содержание системного курса ньютоновской механики. Требования к результатам обучения, реализация которых обеспечивает предметно-профессиональную подготовку будущего учителя, разделены на две группы: требования, обусловленные целями системного усвоения классической механики как физической теории; требования к навыкам и умениям. Детализация этих требований осуществляется в конкретных разделах разработанного варианта содержательной модели курса. Важными общими требованиями к знаниям студента является понимание им обусловленности границы применимости классической механики содержанием эмпирического основания этой теории; инвариантности законов классической механики относительно преобразований симметрии пространства и времени (выявление и изучение инвариантов, отражающих в познании устойчивые закономерности в описываемом фрагменте природы, является основной задачей любой научной теории); разветвленности структуры и нетривиальности содержания законов и понятий классической механики; модельного представления знания в физической теории.

Глава 3. Содержательная модель изучения классической механики в курсе общей физики

В главе описывается вариант содержания курса классической механики в ее ньютоновском формализме, разработанный с учетом системных свойств

этой теории, профессиональной направленности физического образования будущего учителя физики и деятельностного подхода в обучении, обосновываются требования к результатам обучения теоретического содержания разделов курса. Подготовка по физике выпускников средней школы рассматривается как фактор, влияющий на методическую систему обучения классической механике курса общей физики.

Источники и факторы конструирования содержания обучения формируют исходные идеи, определяющие содержание и структуру учебного курса классической механики, призванного реализовать цели системной предметной подготовки будущего учителя физики: классическая механика изучается как фундаментальная физическая теория, обладающая гипотетико-дедуктивной организацией; структура учебного курса соответствует содержательной структуре классической механики как системы научного знания; классическая механика является теоретической моделью сущностных свойств объектов, отношений и связей между объектами в реальной механической системе; физические понятия и законы вне физической теории как концептуальной системы утрачивают смысловое содержание и объяснительные функции; в учебном курсе находят свое отражение важнейшие гносеологические функции классической механики - предсказательная и объяснительная; устойчивость и объективность законов природы выражается в познании инвариантностью законов физической теории относительно определенных преобразований; в содержании курса отражается диалектическая взаимосвязь системы научного знания и методов научного познания; курс классической механики формирует знания способов познавательной деятельности; физический эксперимент является важнейшим компонентом учебного курса; последовательность изучения учебного материала должна соответствовать психологическим закономерностям формирования в мышлении теоретических обобщений; курс обладает выраженной профессиональной направленностью.

В главе рассматривается вариант содержательной модели разделов курса ньютоновской механики и требования к результатам обучения.

Ключевые понятия темы "Кинематика материальной точки и твердого тела": модельные объекты - система отсчета, материальная точка, твердое тело; кинематические характеристики механического движения и аналитические методы описания кинематики движения материальной точки; кинематика относительного движения; средние скорости (средняя скорость, модуль средней скорости, средняя путевая скорость); кинематические характеристики вращательного движения твердого тела и целесообразность введения в структуру теории угловых кинематических величин, связь угловых и линейных кинематических величин; аналогии в кинематических уравнениях вращательного и поступательного движений. Набор кинематических величин формируют аппарат кинематического описания.

Кинематические уравнения конкретных видов движе-

ния рассматриваются как эмпирические закономерности, полученные нндук-

тивным обобщением экспериментальных данных по измерению кинематических характеристик этих движений.

Общие идеи, формирующие структуру и содержание раздела "Динамика" курса ньютоновской механики:

- в природе наблюдаются устойчивые повторяющиеся закономерности, которые можно познать. Связь состояний механической системы обусловлена взаимодействием материальных объектов. Взаимодействие является.ис-ходной категорией физической науки;

- классическая механика как система научного знания раскрывает экспериментально ненаблюдаемую сущность эмпирических фактов в механических системах. Формализация ненаблюдаемой сущности осуществляется законами механики, оперирующими теоретическими (модельными) объектами;

-генетически основные законы механики являются концептуальными (теоретическими) гипотезами - утверждениями, которые непосредственно не могут следовать из формально-логических обобщений эмпирического основания, а формируются в познании в результате концептуального обобщения эмпирических фактов с применением не только формальной логики, но и логики диалектической, диалектического метода. По мере развития теории и многократной экспериментальной проверки ее дедуктивных следствий основные законы приобретают статус принципов (аксиом) классической механики;

-изменение состояния обусловлено взаимодействием материальных объектов. Взаимодействие формализуется силой или потенциальной энергией взаимодействия (потенциалом), а связь состояний - динамическим уравнением движения, связывающим переменные состояния механической системы в начальный и конечный моменты времени. Законы сохранения, формально являющиеся следствием динамического уравнения движения, относятся к уравнениям, описывающим особенности изменения состояния механической системы при сохранении тех или иных свойств симметрии в инерциаль-ной системе отсчета;

- классическая механика имеет границы применимости. Эмпирическим основанием теоретического ядра ньютоновской механики являются результаты опытов с макротелами, перемещающимися со скоростями, много меньшими скорости света. Соответствующие эмпирические оценки применимости

ньютоновской механики выражаются оценочными неравенствами: — «1, - постоянная Планка, с - скорость света, S - действие. Если

, то следует учитывать релятивистские эффекты, при вступают в с Б

силу законы квантовой механики;

— «1, где й

-вследствие относительности механического движения описание движения осуществляется в пространстве конкретной системы отсчета. В представлениях ньютоновской механики конкретная система отсчета перемещается относительно абсолютного ньютоновского пространства. Свойства симметрии абсолютного ньютоновского пространства и ньютоновского времени могут быть утеряны в конкретной системе отсчета из-за наличия силовых полей в пространстве этой системы отсчета или же вследствие кинематического фактора ускоренного движения системы отсчета. Динамика движения относительно конкретной системы отсчета и соответствующие кинематические уравнения г = г(1), V = у^) определяются не только взаимодействием, но и свойствами выбранной системы отсчета.

- курс ньютоновской механики педагогического вуза должен быть достаточно простым в формально-математическом отношении и одновременно глубоким по содержанию. Профессиональная направленность курса обеспечивается анализом физического содержания понятий и законов теории, структуры законов и их следствий. В частности, в курсе механики средней школы подробно изучается динамика одночастичной механической системы, которая должна быть подвергнута тщательному анализу в курсе ньютоновской механики.

На рис. 2 представлена содержательная модель темы "Динамика материальной точки". Основные требования к результатам обучения на уровне теоретического содержания темы "Динамика движения материальной точки": знать различие логического генезиса эмпирических и теоретических законов механики; знать границы применимости ньютоновской механики; знать содержание основных теоретических объектов, которые моделируют существенные свойства материальных объектов и условия, определяющие динамику механического движения; знать содержание и логическую структуру законов Ньютона; знать эмпирическое основание законов Ньютона; знать принцип независимости взаимодействий; уметь интерпретировать 1-ый и 3-ий законы Ньютона в соответствии со свойствами симметрии ньютоновского пространства; знать законы механических сил, которые являются или функцией расстояния между взаимодействующими телами Б = Б(г), или же функцией относительной скорости взаимодействующих тел Б = Б (у); знать содержание понятия состояния механической системы и классификацию физических величин в контексте понятия состояния (классификация величин на параметры и динамические переменные механической системы); рассматривать динамическое уравнение движения как формализацию в теории связи состояний в разные моменты времени; знать инварианты преобразований Галилея и содержание принципа относительности Галилея; знать содержание принципа детерминизма в механической картине мира; знать единицы физических величин в системе единиц СИ и СГС.

Тема "Законы сохранения импульса и механической энергии".

Импульс, кинетическая энергия, потенциальная энергия рассматриваются как самостоятельные динамические переменные, хотя и связанные с ранее введенными переменными. Самостоятельность этих переменных

Рис. 2.

отражается в их сохранении (при общем изменении состояния механической системы) при определенных условиях, реализованных в механической системе. Формально законы сохранения выводятся из соответствующих теорем об изменении: теоремы об изменении импульса и теоремы об изменении кинетической энергии. В этом смысле законы сохранения являются дедуктивными следствиями динамического уравнения движения. Однако вследствие их

универсальности законы сохранения приобретают фундаментальное содержание. Универсальность законов сохранения обусловлена их связью со свойствами симметрии пространства и времени. На рис. 3 приведена содержательная модель темы.

Основные требования к результатам обучения на уровне теоретического содержания темы "Законы сохранения импульса и механической энергии": знать содержание законов сохранения импульса и механической энергии, вывод этих законов из соответствующих теорем об изменении импульса и изменении кинетической энергии; знать процедуру введения в структуру механики понятия потенциальная энергия взаимодействия; иметь понятие о

Рис. 3.

потенциальном силовом поле, консервативном силовом поле; на качественном уровне иметь понятие о связи законов сохранения со свойствами симметрии пространства и времени; понимать относительную самостоятельность законов сохранения, обусловленную их связью с симметрией пространства и времени; знать содержание понятия "замкнутая и незамкнутая механическая система" и условия выполнимости и содержание законов сохранения для этих систем; уметь извлекать информацию об особенностях взаимодействия и характере движения материальной точки из графика потенциальной энергии взаимодействия ; уметь описывать соударение и рассеяние материальных точек; знать содержание уравнения Мещерского и формулы Циолковского и уметь оценивать возможность дальних космических полетов; обладать навыками вычисления работы механических сил по известному закону

(L)

силы - F = const; знать, что работа не входит в набор

динамических переменных (не является функцией состояния), а является функцией процесса; знать единицы импульса, работы и энергии, мощности в системе МКС (СИ) и СГС; знать внесистемные единицы работы и мощности, часто используемые в технике (кВт-час, л .с).

На рис 4 приведена содержательная модель темы "Закон сохранения момента импульса и динамика вращательного движения абсолютно твердого тела". Приведем основные требования к результатам обучения на уровне теоретического содержания этой темы: знать эмпирическую интерпретацию необходимости введения в теорию - динамика вращательного движения - момента импульса и момента силы и их связь; различать моменты относительно начала и относительно оси; уметь описывать динамику вращательного движения твердого тела относительно неподвижной оси; иметь навыки вычисления момента инерции твердого тела и применения теоремы Штейнера при этих расчетах; иметь понятие (на качественном уровне) о главных осях инерции твердого тела; знать содержание закона сохранения момента импульса и его вывод из уравнения моментов; знать о связи закона сохранения момента импульса с изотропностью пространства в ИСО; знать содержание выражений для определения кинетической энергии твердого тела при плоском движении; уметь интерпретировать 2-ой закон Кеплера на основе закона сохранения момента импульса и знать, что пространственная ориентация плоскости орбиты Земли (орбитального момента импульса Земли L) относительно Галактики практически остается неизменной; знать содержание элементарной теории гироскопа и применение гироскопа в навигации, военном деле; знать условия равновесия твердого тела и различать устойчивое и неустойчивое равновесия; знать принцип работы простейших механизмов (наклонная плоскость, ворот, рычаг и т.д.); знать единицы момента силы, момента импульса, момента инерции в системе единиц МКС (СИ), СГС.

В учебном курсе ньютоновской механики изучаются некоторые дедуктивные следствия ядра теории (элементы механики колебательного движения

и механических волн, элементы гидродинамики, динамика вращательного движения твердого тела и т.д.).

Важным методическим действием при изложении следствий является подчеркивание следующих фактов:

- различие логического генезиса основных (фундаментальны) законов механики и их следствий и соответствующего места следствий в структуре теории, тем самым формируется знание гипотетико-дедуктивной организации знания в физической теории;

- следствия ядра классической механики, как правило, оперируют более сложными моделями реальных тел, чем материальная точка, которые являются в той или иной степени модификациями модели "материальная точка". Необходимость введения сложных моделей (по сравнению с материальной точкой) продиктована задачей описания специфики конкретной механической системы, в противном случае задача не только не будет решена, но сама постановка проблемы может оказаться бессодержательной;

-при дедуктивном выводе четко очерчиваются и аргументируются принимаемые идеализации с последующим анализом их влияния на результаты вывода, что мотивирует дальнейшее более глубокое познание реальных свойств и отношений в рассматриваемой механической системе;

- следствия служат иллюстрацией применения основных законов к конкретным механическим системам и опосредованно подтверждают истинность основных законов механики в границах своей применимости.

Основные требования к результатам обучения на уровне теоретического содержания следствий ядра ньютоновской механики: знать содержание теоретических объектов, которыми оперируют теории второго уровня обобщения; знать влияние принимаемых идеализации на результаты теоретического вывода о движении механической системы; знать конкретные эмпирические факты, интерпретируемые дедуктивным выводом (частной теорией); знать содержательную структуру ньютоновской механики, знать различие логического генезиса эмпирических законов (эмпирических фактов), фундаментальных законов ядра теории и законов механических теорий второго уровня теоретического обобщения дедуктивных следствий.

Отметим необходимость введения в учебный план специальности физика в 7-м семестре (т.е. по завершении чтения курса общей физики и перед первой педагогической практикой) или в выпускном 10-м семестре обобщающего спецкурса "Структура физических теорий как систем научного знания". Данный спецкурс целесообразно ввести в учебный план не в пункт курсов по выбору, читаемых кафедрой, а, например, в национально-региональный компонент раздела "Общие профессиональные дисциплины" учебного плана, что позволит прослушать спецкурс всему потоку. Один из вариантов учебной программы спецкурса приведен в приложении 2 диссертации. Спецкурс посвящен подробному обсуждению содержательной структуры физических теорий как концептуальных систем, обсуждению аналогий в содержательной структуре теорий физических систем, модельных утверждений физических теорий, анализу гипотетико-дедуктивной организации структуры физической теории, гносеологических вопросов процесса научного познания физического мира. Спецкурс имеет целью закрепить и систематизировать приобретенные в курсах общей и теоретической физики знания о системных свойствах физической теории и ее гипотетико-дедуктивной структуры.

В главе рассмотрена проблема преемственности школьного курса физики и курса общей физики педагогического вуза.

Формирование системных знаний в курсе общей физики предполагает у выпускников средних школ, поступивших в педагогический вуз, наличие знаний системных теоретических обобщений на уровне изученных физических теорий, методов научного познания, достаточно развитого физического мышления. Приходится констатировать несформированность теоретического мышления выпускников средней школы. За формальными навыками прове-

дения дедуктивных выводов, решения стандартных задач часто скрывается непонимание сущности физических законов и их места в структуре теории.

В диссертации рассмотрен вариант системного курса механики полной средней школы из расчета ~50 аудиторных часов, основанием которого является учебная программа и учебники по физике нового поколения первого концентра физического образования в средней школе (7-9 классы, авторы Л.С. Хижнякова, А.А. Савина), а также современная концепция физического образования в полной средней школе.

Несформированность теоретического мышления, содержание знаний сущностных обобщений на уровне физической теории большей части абитуриентов, поступивших на обучение в педагогический вуз по специальности физика, объективно требует коррекции в пропедевтическом курсе физики объемом 36 аудиторных часов, который целесообразно прочитать в первом семестре обучения (вариант учебной программы приведен в приложении). Курс призван заложить основы знаний о системных свойствах физических теорий. Важным является обсуждение на семинарских занятиях структуры физических теорий, логического генезиса утверждений теории, содержания познавательных действий по формированию физических понятий, модельного характера физических теорий.

Глава 4. Физический эксперимент - составляющая содержания курса

классической механики

В главе определена структура и содержание лабораторного практикума курса ньютоновской механики, структура демонстрационного эксперимента как важнейших составляющих содержания курса классической механики, обосновываются требования к результатам обучения в лабораторном практикуме курса классической механики.

Физический эксперимент и наблюдения являются источниками познания физических систем и импульсом к познавательной деятельности, источником формирования эмпирического основания теории, средством эмпирической интерпретации дедуктивных следствий теории. В учебном процессе физический эксперимент реализует принцип наглядности и требование необходимости усвоения учащимися предметно-материальных оснований происхождения теоретических понятий и теории в целом. Физический эксперимент рассматривается как один из приемов учебной деятельности по формированию знаний познавательных действий при изучении физической теории.

В соответствии с формами обучения общей физике физический эксперимент можно разделить на демонстрационный эксперимент в лекционном курсе (и частично на семинарских занятиях), лабораторный эксперимент общего физического практикума, исследовательский эксперимент в текущей (семестровой) научной работе студента по физике, которая может вылиться в выпускную квалификационную экспериментальную работу по физике. В педагогическом вузе физический эксперимент курса ньютоновской механики (и остальных разделов курса общей физики) имеет выраженную профессио-

нальную направленность, реализующую цели подготовки будущего учителя физики. В частности, в набор лекционных демонстраций и лабораторных работ входят эксперименты, которые с той или иной модификацией проводятся на уроках физики, в физическом лабораторном практикуме средней школы.

Методическая эффективность и содержательность чувственно-наглядного образа внешнего проявления ненаблюдаемой сущности явления' (содержательность демонстрационного эксперимента) достигается, как известно, при соблюдении определенных требований к демонстрационному эксперименту. К этим требованиям относятся: содержательность эксперимента; достоверность (однозначность и определенность трактовки); убедительность (исключение неверного толкования); по возможности кратковременность; воспроизводимость (повторяемость); надежность экспериментальной установки; наглядность и видимость демонстрации всей аудиторией; безусловное соблюдение техники безопасности.

Цель лабораторного практикума: предметное ознакомление с эмпирическим основанием ньютоновской механики и экспериментальное воспроизведение физических явлений; ознакомление с методами экспериментального исследования; формирование умений и навыков эксплуатации измерительных приборов и обработки результатов измерений; формирование навыков индуктивного обобщения экспериментальных данных с целью выявления эмпирических закономерностей.

В контексте содержательной структуры курса классической механики и цели формирования системных знаний эмпирического основания и эмпирических методов познания лабораторные работы по механике можно разделить на следующие группы: работы по экспериментальному исследованию кинематики движущихся тел (например, проверка закона свободного падения методом падающего тела); работы по экспериментальной проверке закономерностей динамики поступательного и вращательного движений (метод Ат-вуда, метод Обербека); работы по иллюстрации применения законов сохранения к описанию динамики движения (методы баллистического маятника, маятника Максвелла, эксперименты по наблюдению и количественному анализу упругого и неупругого соударения тел); лабораторные работы по изучению механических сил и экспериментальному определению различных феноменологических коэффициентов (изучение закона Гука методом растяжения стальной проволоки - метод Лермантова; изучение силы Архимеда методом Вестфаля-Мора; изучение силы сухого трения скольжения, трения качения; вязкости жидкости методом падающего шарика в жидкости); лабораторные работы по проверке теоретических следствий основных законов механики (экспериментальное изучение кинематики и динамики малых колебаний; измерение скорости звуковых волн методом стоячей волны и т.д.).

В лабораторном практикуме представлены несколько экспериментальных методов по измерению одной и той же физической величины. Выполнение этих работ формирует представления о разных экспериментальных мето-

дах и умение аргументированно выбирать целесообразный метод измерения. Учебный лабораторный эксперимент рассматривается: как контролируемое воздействие на механическую систему, приводящее к изменению состояния механической системы; как эмпирическая интерпретация истинности физической теории в границах применимости посредством выявления корреляции следствий теории и эмпирических фактов; как эмпирическая иллюстрация предсказательной и объяснительной функций физической теории; как иллюстрация части экспериментов, входящих в эмпирическое основание теории.

В процессе выполнения экспериментов и обобщения их результатов формируется знание о способе формализации состояния механической системы переменными состояния {г, v}.

В лабораторном физическом эксперименте наглядно проявляется дея-тельностная природа знания об эмпирическом основании физической теории. Учебно-познавательная деятельность выражается: в действиях по конструированию эмпирических понятий; способах обобщения экспериментальных данных с целью получения эмпирических закономерностей; способах организации эксперимента; в познавательных действиях по соотнесению эмпирических фактов с теорией, в эмпирической интерпретации теории.

Основными требованиями к результатам обучения в лабораторном практикуме являются: знание теоретических оснований экспериментального метода; знание теории изучаемого явления; знание места в содержательной структуре ньютоновской механики теоретических положений, используемых для объяснения экспериментальных данных; сформированность навыков анализа результатов эксперимента с учетом использованных при этом идеализации и приближений; сформированность навыков индуктивного обобщения экспериментальных результатов с целью получения эмпирических фактов; умения оценивать погрешности результатов эксперимента; навыки целесообразного выбора масштаба величин при графическом представлении результатов обработки измерений с нанесением на график пределов погрешности измерений; навыки организации физического эксперимента.

В лабораторном практикуме эффективно реализуется личностно-ориентированный подход в обучении, т.к. обладает выраженной индивидуализацией работы преподавателя с каждым студентом в отдельности. В процессе допуска к лабораторной работе и сдачи студентом зачета осуществляется коррекция теоретических знаний, способов познавательной деятельности конкретного студента, неформальное выявление его индивидуальных познавательных способностей, мотивация к получению образования.

Глава 5. Система учебных заданий для студентов по механике

В главе обоснована структура и требования к результатам обучения на семинарских и практических занятиях по курсу классической механики на основе целей и содержания физического образования будущего учителя.

Опыт преподавания показывает, что вследствие предельной наглядности механических явлений у первокурсника часто возникает ложное пред-

ставление о самоочевидности утверждений механики, тогда как фундаментальные и выводные законы этой физической теории содержат в своей структуре более элементарные содержательные утверждения, нетривиальные модельные объекты, условия выполнимости законов и т.п. В этой связи из бюджета времени на аудиторные занятия по ньютоновской механике объемом ~170 часов следует выделить -(16-20) часов на семинарские занятия по обсуждению содержания ньютоновской механики как физической теории (помимо практических занятий по решению задач и лабораторного практикума). Эти занятия посвящены не только анализу содержания теории, но и формированию у первокурсника знаний познавательных действий при изучении теории, формированию умений оперировать физическими понятиями и законами, определять область их функционирования в познании и место в структуре классической механики.

В соответствии с принципом единства содержательной и процессуальной сторон учебного процесса (т.е. реализации содержания образования непосредственно в деятельности обучения) и целями формирования системных знаний физической теории, тематика семинарских и практических занятий призвана формировать: знания конкретных элементов теории и логической связи этих элементов; знания приемов учебно-познавательной деятельности, познавательных действий, адекватных физическим понятиям, содержанию и структуре физических законов и их месту в структуре всей теории, особенностям дедуктивных рассуждений в физике, методам решения физических задач; теоретическое мышление. В силу деятельностной природы знания, обучение познавательным действиям является условием формирования системных знаний физических теорий. Учебные задания с точки зрения методики обучения - это совокупность физических задач и целей обучения.

В соответствии с целями обучения физические задачи разделены на две группы. Учебно-тренировочные задачи, цель которых - достижение требования минимума программы обучения (стандарта обучения). Решение этих задач осуществляется в основном через воспроизведение известного "пути" решения аналогичных задач, рассмотренных на аудиторных занятиях. Развивающие задачи, цель которых - развитие познавательных и творческих потенций студента, умений самостоятельно приобретать знания. В структуре обеих выделенных групп задач содержатся возможности решения важнейших воспитательных целей обучения физике - воспитание теоретического мышления и формирование научного мировоззрения.

Мыслительные операции - способы выполнения познавательных действий, используемые при решении физических задач и усвоения содержания физической теории, коррелируют с общелогическими методами научного познания (например, анализ и синтез, абстрагирование и моделирование, классификация и систематизация, сущностные обобщения).

Познавательные операции с понятиями и законами физической теории выражаются: в анализе содержания законов и понятий теории и их логиче-

ского генезиса; во включении понятия в определенную категориальную сетку; в распознавании объектов, принадлежащих закону и понятию теории; в конструировании объектов, принадлежащих понятию; в математической формализации свойств теоретических объектов, которыми оперирует теория; в выведении следствий из понятия; в конструировании эквивалентных формулировок законов и понятий, отражающих те или иные особенности их содержания; в оперировании понятиями в структуре суждений и утверждений. Существенным обстоятельством является осознание обучаемым необходимости введения данного понятия в структуру теории.

Важной методической задачей при обучении первокурсников является формирование навыков работы с книгой. Выделим некоторые из этих умений: рассматривать конспект лекционного курса как "путеводитель" в работе с основной и дополнительной литературой; выделять и различать в тексте книги структурные элементы теории как системы знания (эмпирические факты, фундаментальные и выводные теоретические понятия и законы); выделять в тексте исходные теоретические посылки, принятые условия и идеализации, на которых основываются дальнейшие рассуждения; понимать содержание предложений, содержащих выражения типа "очевидно, что...", "следовательно,

имеем ...", "после несложных выкладок получим ..."; адекватно воспринимать содержание используемых терминов; уметь сопоставлять изложение одних и тех же вопросов в различных литературных источниках, ибо критическое сопоставление обогащает знания.

В содержательном аспекте на семинарских занятиях внимание уделяется системе эмпирических фактов, понятий, теоретических законов и методов науки в соответствии с циклом познания. По учебным целям и основному содержанию семинарские занятия можно разделить на занятия, посвященные темам курса, вынесенным на самостоятельное изучение; концептуальным законам механики, их логической структуры и эмпирическому основанию; подробному анализу дедуктивных следствий классической механики; анализу содержательной структуры и логического генезиса элементов структуры классической механики как системы научного знания, определению места тех или иных утверждений механики в структуре всей теории.

Отбор вопросов семинарских занятий осуществляется в соответствии со значимостью элементов ньютоновской механики в структуре физического образования. Здесь под значимостью понимается фундаментальность элемента теории, а также повторяемость этого элемента в содержании курса общей физики в целом. Отбор тем диктуется содержательной и структурно-логической сложностью познания элемента теории, а также принципом профессиональной направленности курса общей физики, в частности, требованием детального рассмотрения тех вопросов, которые включены в программу средней школы. Будущему учителю важно знать гносеологический генезис законов теории и место этих законов в её структуре. Эти вопросы также яв-

ляются предметом обсуждения на семинарских и практических занятиях. Рассмотрению содержательной структуры ньютоновской механики посвящается одно из последних в семестре семинарских занятий.

В целях формирования знаний о содержательной структуре ньютоновской механики (рис. 1), формирования системных теоретических обобщений концептуального ядра и следствий ядра, поэлементного контроля усвоения значимого учебного материала предлагается следующая тематика семинарских занятий: кинематика материальной точки и твердого тела; законы Ньютона, параметры и динамические переменные механической системы, динамическое уравнение движения, детерминизм Лапласа; полная группа преобразований Галилея, принцип относительности Галилея; законы сохранения импульса и механической энергии; закон сохранения момента импульса. Динамика вращательного движения твердого тела; движение материальной точки в гравитационном поле (законы Кеплера); динамика колебательного движения при малых амплитудах, понятие о механических автоколебаниях, механические волны; содержательная структура ньютоновской механики.

Тематика практикума по решению задач определяется содержанием курса, целями формирования убежденности о деятельностной природе научного знания, формированием знаний познавательных действий. Физические задачи можно классифицировать: по дидактическим целям - тренировочные (решаемые по некоторому алгоритму), задачи учебно-исследовательского (эвристического) характера, контрольные задачи; по содержанию - задачи на конкретный раздел физической теории, задачи, в которых требуется использовать знания нескольких разделов теории, задачи с политехническим содержанием и т.д.; по способу задания условия - текстовые, графические, задачи-опыты; по степени трудности получения замкнутой системы уравнений.

Любая частная физическая задача рассматривается как дедуктивно выстроенная последовательность рассуждений от фундаментального ядра теории к теоретическому следствию. Реализуемый при решении задачи алгоритм отражает гипотетико-дедуктивную модель организации знания в физической теории. Общий алгоритм решения, который необходимо довести до студента-первокурсника, в методическом и познавательном плане целесообразно разделить на три этапа: наиболее содержательный этап решения задачи - физический - этап осмысления проблемы, изложенной в задаче, и составление замкнутой системы уравнений с учетом связей, отношений и используемых идеализации в физической системе; математический этап - этап решения системы уравнений и расчет численного значения искомой величины; и последний этап - анализ результата решения задачи.

Средством решения задачи, безусловно, является физическая теория, но знание теории не является непосредственным гарантом умений решать задачи. В этой связи важно формировать знания об обобщенных приемах действий, об операционном составе умственных действий на каждом этапе решения физической задачи.

На физическом этапе осуществляется: уяснение сущности физического процесса, сформулированного в задаче; анализ условий протекания процесса; вычленение связей и отношений в физической системе и используемых идеализации; выявление возможности использования тех или иных фундаментальных законов с целью составления математической модели задачи в виде замкнутой системы уравнений; составление математической модели задачи, т.е. замкнутой системы уравнений.

На этапе анализа и формирования результата решения осуществляются такие действия, как: анализ связи искомой величины с другими динамическими переменными; анализ условий и границы существования полученной зависимости; выявление возможности модификации проблемы при других условиях и в других физических системах; оценка правдоподобия полученного численного значения. При анализе исходных данных и результатов решения важно воспринять предсказательную функцию классической механики.

Заметим, в познавательном плане нет четкой границы между тренировочными и учебно-исследовательскими задачами. В учебно-исследовательских задачах превалирует эвристический элемент, тогда как в тренировочных - алгоритм решения. Учебно-исследовательские задачи формируют и развивают способность к интуитивному усмотрению истины, критическому и нешаблонному использованию познавательных действий.

Выделим элементы исследовательской деятельности, используемые при решении таких задач: разделение исследуемой физической системы и внешней среды, влияющей на эволюцию физической системы; моделирование отношений и связей между объектами; установление структурных и формально-математических аналогий различных физических систем; определение места исследуемой проблемы в структуре физических теорий.

Ясно, что ограниченность числа практических занятий не позволяет ау-диторно рассмотреть все типы задач. Приходится ограничиться (с учетом логики учебного курса и профессиональных потребностей будущего учителя) только наиболее важными с целью формирования знаний о подходах к анализу и решению физических задач.

Глава 6. Самостоятельная и исследовательская работа студентов

В главе обоснована система учебных, учебно-исследовательских заданий, выявлена содержательная структура и организация текущей семестровой самостоятельной работы по усвоению содержания классической механики и исследовательской самостоятельной работы.

В соответствии с содержанием образования и формами обучения текущая семестровая самостоятельная работа студента подразделяется на работу по усвоению теоретического учебного материала, эмпирического основания классической механики в физическом практикуме, работу по усвоению навыков решения физических задач как частных дедуктивных минипроблем физической теории. Самостоятельная работа представляет собой, с одной сто-

роны, учебное задание, с другой - форму проявления соответствующей познавательной деятельности. Самостоятельная работа формирует необходимый объем и профессиональный уровень знаний, навыки и умения решения познавательных задач, вырабатывает психологическую установку на самостоятельное систематическое пополнение знаний и выработку умений ориентироваться в научной информации, является орудием педагогического руководства познавательной деятельностью обучаемого.

Организация самостоятельной работы студента-первокурсника имеет свою специфику: требуется консультация по работе с книгой; до первокурсника доводится как можно более полная информация о литературных источниках, находящихся в библиотечном фонде; проводится консультация по подготовке к лабораторным работам; обсуждаются приемы самооценки эффективности самостоятельной работы (пошаговый контроль усвоения элементов теории, знания места законов и понятий в структуре теории, понимания необходимости введения данного понятия в структуру теории и т.п.). Задания к самостоятельной работе нацеливают на выявление студентом мыслительных операций при выполнении работы. В начале семестра до студента доводится содержание учебной программы по курсу классической механики с кратким комментарием, перечень 50-60 задач (помимо текущих домашних заданий), которые требуется решить за семестр самостоятельно.

Студентам, имеющим склонности к экспериментальной исследовательской работе, предлагаются темы индивидуальных исследований. Как правило, исследовательская работа требует от студента дополнительной физико-математической подготовки, знаний особенностей конкретной физической системы, довольно длительного времени для создания и наладки измерительной установки, проведения и анализа измерений. В этой связи целесообразно начинать работу над темой с 4 + 5 семестра.

Педагогической целью исследовательской работы является формирование знаний структуры и этапов реальной научно-исследовательской работы, научных методов эмпирического познания. Эти знания позволяют осознанно соотносить методы научного познания и методы обучения, видеть их различие и определенную связь. Периодические выступления с докладами на научных конференциях студентов рассматриваются как элементы профессиональной подготовки будущего учителя.

Непосредственными познавательными целями экспериментального исследования конкретной физической системы могут быть, например, эмпирическая интерпретация частной физической теории - теории второго уровня обобщения в сравнении с ядром физической теории; создание в сравнении с существующими более совершенной экспериментальной установки или же установки с иным принципом работы. План и этапы исследовательской работы в общих чертах сформулируем в следующих тезисах: постановка перед студентом экспериментальной проблемы; усвоение основных элементов физической теории и соответствующего математического аппарата; выбор объ-

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА СПмервург О» N0 «о

I Л

ектов экспериментального исследования на основе цели работы и изученной литературы; проектирование и изготовление измерительной ячейки (или же модернизация существующей) в соответствии с целями эксперимента, точности измерения и другими факторами; проведение тарировочных измерений; проведение измерений выбранных объектов и представление результатов в виде графиков, таблиц и эмпирического обобщения экспериментальных данных; теоретическая интерпретация эмпирических данных на основе существующей теории (теорий).

Экспериментальная работа может перерасти в выпускную квалификационную работу по физике. Педагогический вуз готовит учителей физики средней школы, поэтому выпускная квалификационная работа по физике должна содержать научно-методическую составляющую. Методическая часть может быть посвящена, например, разработке программы, содержанию и научно-методическому обоснованию авторского факультативного курса, где выпускником используются результаты собственной исследовательской экспериментальной работы и где в соответствии с требованиями к ВКР отражаются следующие направления: научно-методические основы изложения соответствующего факультативного курса физики; методическая разработка системы методов и средств обучения разделов курса.

Глава 7. Методика проведения и результаты педагогического эксперимента

В главе описывается методика проведения педагогического эксперимента и оценивается эффективность разработанной методической системы обучения классической механике в курсе общей физики педагогического вуза.

На этапе констатирующего эксперимента были проанализированы: традиционная методическая система обучения общей физике педагогического вуза; системность стартовых знаний физических теорий студентов-первокурсников; умения студентов оперировать познавательными действиями. В частности, проанализированы: структура учебной программы по курсу общей физики, определяющая содержание образования в педагогическом вузе; содержание и структура массовых учебников по курсу общей физики, традиционные методы и формы обучения курсу общей физике в высшей школе.

Диагностика системности знаний физических теорий выпускников средней школы, поступивших на первый курс отделения "физика" физико-математического факультета Тобольского государственного педагогического института имени Д.И. Менделеева, осуществлялась с 1989 по 2002 год. За это время на первый курс поступило 696 выпускников школ (прием на отделение "физика" 50 человек, в 1998 году - 46 человек). Тестирование осуществлялось в начале учебного года на занятиях пропедевтического курса физики, и далее эти же вопросы теста задавались на дом. Приблизительно за две недели до. тестиррванияЛсгуденту рекомендуется просмотреть учебники физики

за 9-11 классы. Обобщенные результаты диагностики системности знаний следующие:

- студент-первокурсник не видит разницы между законами природы и законами физики как модельным отражением в сознании законов природы;

- студенты имеют отрывочные знания о генезисе эмпирических и теоретических законов физики; не различают эмпирические, основные и выводные законы теории;

- отсутствуют знания системных свойств и содержательной структуры физической теории;

- нет четкого понимания принципа инвариантности законов теории;

- наблюдается несформированность общенаучной максимы о единстве природы.

Обобщенные результаты диагностики знаний физических понятий, законов и умений оперировать понятиями и законами следующие:

- при знании формулировок понятий и законов возникают затруднения в применении знаний в нестандартных проблемных ситуациях и при нестандартной формулировке вопроса. Например, практически ни у одного выпускника средней школы не сформировалось четкое понимание того, что сила -это одна из мер взаимодействия тел. Сила фактически воспринимается как некая самостоятельная сущность;

- студенты плохо ориентируются не только в различении эмпирических и теоретических законов, но и различении определений и законов.

Диагностика умений студентов-первокурсников оперировать познавательными действиями при.решении физических задач. Были предложены стандартные задачи школьного курса физики. Проверялось знание общего алгоритма составления замкнутой системы уравнений исходя из проблемы задачи, принятых идеализации по цепочке: анализ задачи выбор исходных физических законов, описывающих рассматриваемое в задаче явление составление замкнутой системы уравнений с учетом условий задачи и используемых идеализации математический этап решения системы уравнений анализ решения. Обобщенные результаты диагностики:

- как правило, студенты справляются с решением стандартных задач (получают верный ответ), однако аудиторное обсуждение задач после их проверки показывает, что решение осуществлено формально, без должного анализа. Например, перефразированная задача вызывает у студентов затруднения в анализе описанной ситуации, в частности, наблюдается определенная неуверенность в обобщении полученных численных значений на другие исходные данные задачи.

Диагностика умения обобщать результаты эксперимента, теоретически обосновывать лабораторные манипуляции и эмпирические факты. Навыки в экспериментальной работе проверялись в лабораторном практикуме в рамках пропедевтического курса физики. Обобщенные результаты диагностики:

-студенты имеют начальные навыки в проведении экспериментов и оформлении результатов эксперимента, однако знания об индуктивном методе обобщения результатов эксперимента носят формальный характер (некритическое отношение к погрешности эксперимента, игнорирование теоретического анализа результатов эмпирического обобщения);

-наблюдается непонимание содержания операции теоретического обоснования эмпирических фактов. Подавляющее большинство студентов-первокурсников не понимают содержание, например, такого вопроса: требуется теоретически обосновать эмпирический факт одинаковости ускорения свободного падения всех тел. Экспериментальные основания физической теории рассматриваются в разрыве с содержанием концептуального ядра и теоретических следствий;

-теоретические обобщения оторваны в сознании от их эмпирической интерпретации;

- наблюдается непонимание физического содержания тех или иных манипуляций с приборами.

Обобщенный вывод о подготовке по физике выпускников средней школы, поступивших учиться в педагогический вуз по специальности физика, следующий: знания носят фрагментарный, алгоритмизированный, несистемный характер; физика воспринимается как набор неких утверждений и рецептов, разрозненных эмпирических фактов. Физический мир подавляющим большинством студентов-первокурсников воспринимается сугубо эмпирически, теоретическое физическое мышление фактически не сформировано.

На стадии обучающе-поискового эксперимента мы сочли некорректным сравнивать количественные показатели системности знаний классической механики в экспериментальном и контрольном потоках. В определенной мере можно сравнивать системность теоретических знаний в начале и в конце первого семестра обучения общей физике (общая физика начинает читаться со второго семестра обучения в педагогическом вузе и именно с классической механики в ее ньютоновском формализме).

Формирование предлагаемого курса было завершено к концу 1996-97 учебного года. Уровень системности знаний учебного материала по курсу классической механики оценивался во внеурочное время в конце семестра (во второй половине мая) по тем же тестам, которые были даны студенту-первокурснику в начале учебного года с включением дополнительных вопросов и изъятием вопросов, не относящихся к механике. Работа содержала стандартные задачи, аналогичные тем, которые рассматривались в семестре с добавлением одной задачи повышенной трудности.

Приведем примеры дополнительных вопросов, включенных в тесты: 1. Перечислите элементы содержательной структуры классической механики. В какой элемент содержательной структуры входят законы движения планет, сформулированные Кеплером? В какой элемент содержательной

структуры механики входит уравнение Мещерского? В какой элемент содержательной структуры входит принцип независимости взаимодействий?

2. Как следует понимать утверждение, что законы Ньютона являются обобщениями эмпирических данных?

3. Изложите Ваше понимание утверждения, что динамическое уравнение движения непрерывно во времени и во всех деталях описывает эволюцию состояния любой механической системы.

4. При описании динамики незамкнутой механической системы, как правило, предполагается, что сама система не оказывает существенного влияния на конфигурацию внешних тел. В чем смысл этой идеализации, принимаемой в классической механике?

5. Какую познавательную роль играют фундаментальные теоретические объекты, вводимые в структуру классической механики?

6. К фундаментальным теоретическим объектам механики относится, в частности, материальная точка. Какими свойствами наделяется эта модель? Как соотносится модель "материальная точка" с более сложными моделями -твердое тело, упругое тело, пластическое тело, несжимаемая жидкость?

7. Какими свойствами наделяются ньютоновское пространство и ньютоновское время? Как соотносятся эти модели с произвольной инерциальной системой отсчета? Каковы гносеологические функции фундаментальных теоретических моделей?

8. Обоснуйте 1-ый и 3-ий законы Ньютона исходя из свойств симметрии пространства и времени в ИСО. Сформулируйте 1-ый закон Ньютона с применением понятия симметрии пространства и времени.

9. Обоснуйте инвариантность 2-го закона Ньютона относительно преобразования обращения времени для строго механических систем. Сконструируйте понятие строго механической системы.

10. Приведите теоремы, на основании которых дедуктивно выводятся законы сохранения импульса, момента импульса, механической энергии.

11. Допустим из обобщения N=50 экспериментов Вы вывели некоторую индуктивную (эмпирическую) закономерность. Насколько можно быть уверенным в том, что и в 51-ом эксперименте результат будет соответствовать выведенной закономерности? Какие познавательные действия необходимо совершить, чтобы субъективная уверенность в правильности индуктивной закономерности перешла в убеждение?

12. Развитие классической механики как физической теории осуществляется дедуктивно: из фундаментальных законов дедуктивно выводятся следствия, описывающие конкретные механические системы. Например, по такому пути сформировалась теория колебаний. Покажите на примере, что общий алгоритм решения обычной учебной текстовой задачи аналогичен пути развития физической теории (задачу сформулируйте сами).

13. Из каких соображений следует, что третий закон Ньютона основывается на принципах дальнодействия и симметрии пространства?

Ниже в таблице приведены результаты диагностики знаний первокурсников в начале учебного года и в конце учебного года практически по завершении чтения курса ньютоновской механики.

Учебный Дагностика Число 5,(%) 4,(%) 3,(%) 2,(%)

год студентов (отл.) (хор.) (удовл.) (незачет)

1997-1998 Начало 50 0 2 62 36

Окончание 50 6 14 58 22

1998-1999 Начало* 46 0 4,4 63 32,6

Окончание 46 6,5 19,6 50 23,9

1999-2000 Начало 50 0 6 54 40

Окончание 50 4 12 48 36

2000-2001 Начало 50 0 6 48 46

Окончание 50 6 26 30 38

2001-2002 Начало 50 0 2 76 22

Окончание 50 4 16 62 18

Обобщенные результаты диагностики системности знаний за пять лет (выборка - 246 студентов) представлены в таблице и диаграмме.

Эффективность методической системы обучения по формированию системных знаний оценена статистическим критерием Пирсона - критерий Пирсона) из сопоставления исходных знаний и по завершении приме-

няемой методики, используя всю выборку из 246 студентов-первокурсников, поступивших в разные годы на факультет:

-^¿^-^■(О-З.З)2 , (4,1-17,5)1 , (60,6-49,б)2 , (35,3-27,б)2

X —Л---Г--1--Г"--1 "I I Т _ _ .

V, 5,3 17,5

49,6

27,6

=20,1;

число степеней свободы равно у = к-1 = 4-1 = 3.

„2

Критическое значение критерия X при v = 3 для уровня статистической значимости р = 0,01 равно 11,34, что меньше эмпирического значения 20,1 (Х2црит < Х2эмп) , т-е- оценка диагностики системности знаний подтверждает эффективность рассмотренной методической системы обучения.

В следующей таблице и соответствующей диаграмме приведены результаты диагностики знаний физических понятий, законов и умений оперировать понятиями и законами за пять лет (выборка - 246 студентов).

Эмпирическое значение критерия Пирсона Х2=11,6. Критическое значение критерия X2 ПРИ ^3 для уровня статистической значимости р=0,01 равно 11,34 , что меньше эмпирического значения 11,6 (х^рет-** Х2змп) • Таким

крот-

образом, статистическая оценка результатов диагностики знаний физических понятий, законов и умений оперировать понятиями и законами подтверждает эффективность рассмотренной методической системы обучения.

В следующей таблице и диаграмме приведены результаты диагностики навыков в экспериментальной работе и оперирования познавательными действиями по эмпирическому обобщению результатов эксперимента за пять лет (выборка- 246 студентов).

Диагностика Число студентов 5,(%) (отл.) 4,(%) (хор.) 3,(%) (удовлетв.) 2,(%) (незачет)

Начало 246 0 11,8 61,8 26,4

Окончание 246 8,1 16,3 54,1 21,5

%

70 60 50 40 30 20 10 0

1

1

—Г 1 1

1 г 1

Начало Окончание

[]- отлично; Ц- хорошо; []-удовлетворительно; незачет.

Эмпирическое значение критерия Пирсона Х2=11,56. Критическое значение критерия при у=3 для уровня статистической значимости р=0,01

равно 11,34 , что меньше эмпирического значения 11,56 (х

ш) Таким

образом, статистическая оценка результатов диагностики навыков в экспериментальной работе и оперирования познавательными действиями по эмпирическому обобщению результатов эксперимента подтверждает эффективность рассмотренной методической системы обучения.

К концу первого курса наблюдается повышение неформального интереса к физической науке. Эффективность обучения профессии учителя физики может быть существенно повышена, если в основу положить приемы теоретического обобщения, деятельностный подход в обучении и принцип системности курса, адекватного системным свойствам физической теории.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Компонентами методической системы обучения классической механике являются цели обучения, содержание образования, методы, средства и формы обучения. Содержание образования прежде всего определяется целями обучения и содержанием классической механики как физической теории -системы научного знания. Важнейшими целями являются формирование системных знаний на уровне теоретических обобщений в физической теории и научного мышления будущего учителя физики. В педагогической науке и гносеологии определены пути формирования теоретических обобщений и системного подхода к конструированию содержания обучения физической теории.

1. Исследование показало, что построение системного курса классической механики в общей физике педагогического вуза может быть осуществлено при корреляции содержания и структуры учебного курса со структурой классической механики как системы научного знания. В содержании курса следует отразить диалектическую связь системы научных знаний и методов научного познания. В исследовании выделены элементы содержательной структуры классической механики - эмпирическое основание, концептуальное ядро, дедуктивные следствия, рассмотрена структура этих элементов как подсистем теории. В соответствии с содержательной структурой физической теории, способами научного познания - эмпирическим и теоретическим, методической задачей формирования системных знаний необходимо провести в учебном курсе четкое различение эмпирических, концептуальных и дедуктивных обобщений теории, определить место этих утверждений в структуре теории, акцентировать внимание на модельном характере утверждений физической теории.

Исходя из концепции системного подхода в обучении доказана необходимость анализа в учебном процессе: содержательной структуры классической механики; гипотетико-дедуктивной организации знания в классической механике; логического генезиса элементов теории; содержания - исходных теоретических объектов классической механики - материальной точки, ньютоновского пространства, ньютоновского времени. В учебном курсе необходимо отразить связь материальной точки с более сложными моделями реальных тел (например, твердым телом, упругим телом, несжимаемой жидкостью).

2. В исследовании установлено, что структура учебного курса должна соответствовать этапам и структуре научного познания, психологическим закономерностям построения учебного материала и отражать деятельностную природу научного знания. Между тем, в традиционных курсах общей физики психолого-педагогические идеи формирования в мышлении содержательных обобщений не реализованы. Создание методической системы обучения физике в педагогическом вузе, в частности, проектирование содержания курса

общей физики с целью формирования системных знаний физических теорий, научного мировоззрения и воспитания теоретического мышления, является актуальной проблемой методики преподавания физики в педагогическом вузе.

3. Сконструирован вариант модели курса классической механики общего курса физики педагогического вуза на базе системных свойств этой теории, деятельностного подхода в обучении и профессиональной направленности физического образования будущего учителя. В курсе анализируются важнейшие эмпирические факты, осуществлен детальный анализ содержания концептуального ядра классической механики и некоторых дедуктивных (выводных) следствий ядра классической механики. В содержание основных разделов курса входят: кинематика материальной точки и твердого тела; основные законы динамики материальной точки, системы материальных точек, твердого тела; законы сохранения для одночастичной и многочастичной механических систем; динамика вращательного движения твердого тела; динамика движения относительно неинерциальной системы отсчета; дедуктивные следствия (элементы теории механических колебаний и волн, теории упругости, элементы механики жидкостей и газов и некоторые другие следствия).

В разработанной модели курса понятие состояния механической системы рассматривается как средство формализации гносеологических функций классической механики - предсказательной и объяснительной.

4. Определено содержание демонстрационного эксперимента, содержание и структура лабораторного практикума, адекватная структуре классической механики как теории. Лабораторные работы классифицированы по методическим целям формирования системных знаний эмпирического основания классической механики и эмпирических методов познания: работы по экспериментальному исследованию кинематики движения; исследованию закономерностей динамики поступательного и вращательного движения (например, методом Атвуда, методом Обербека), экспериментальное изучение законов сохранения (например, методом соударения шаров, методом маятника Максвелла), лабораторные работы по изучению законов механических сил, экспериментальное изучение различных теоретических следствий (например, изучение колебательного движения, ламинарного течения жидкости). Учебный лабораторный эксперимент рассматривается как контролируемое воздействие на механическую систему, приводящее к изменению механического состояния системы; как эмпирическая интерпретация истинности физической теории в границах применимости; как эмпирическая иллюстрация предсказательной функции физической теории; как часть экспериментов, входящих в эмпирическое основание классической механики.

Приборами, используемыми для измерения динамических переменных механической системы, являются линейка и часы. В процессе выполнения экспериментов, манипуляции с измерительной аппаратурой, индуктивного обобщения результатов эксперимента формируется знание об интерпретации

состояния механической системы одновременным заданием координат и скорости объектов механической системы.

Основные требования к результатам обучения в лабораторном практикуме относятся к знаниям теоретической интерпретации экспериментального метода лабораторной работы, теории изучаемого явления, к навыкам анализа и обобщения результатов эксперимента, к умению оценивать погрешности измерений, к навыкам организации физического эксперимента.

5. Структура и содержание семинарских занятий и занятий по решению задач, требования к результатам обучения на этих занятиях определяется эмпирическими фактами, системой теоретических понятий и законов классической механики, методами научного познания, деятельностной природой научного знания.

Важнейшие мыслительные операции, используемые при решении задач и усвоении содержания теории, коррелируют с методами научного познания -анализом и синтезом, абстрагированием и моделированием, классификацией и систематизацией, сущностным обобщением, познавательными операциями с понятиями и законами теории (например, во включении понятий в определенную категориальную сетку; в распознавании объектов, которыми оперируют понятия и законы; в математической формализации свойств объектов, их отношений и связей).

В исследовании проведена классификация содержания семинарских занятий и практикума по решению задач. На семинарских занятиях решается задача анализа содержания ключевых разделов учебного курса, выявления логической структуры и генезиса законов и понятий теории, задача анализа содержательной структуры элементов теории и теории в целом. Физические задачи классифицируются по дидактическим целям (тренировочные, учебно-исследовательские, контрольные), по содержанию разделов курса, по способу задания условий задачи, по степени трудности. Решение физической задачи рассматривается как дедуктивно выстроенная последовательность рассуждений от ядра физической теории к следствиям, т.е. в решении задачи отражается гипотетико-дедуктивная модель организации научного знания.

Требования к результатам обучения на семинарских занятиях выражаются в требованиях к знаниям содержания физической теории, к умению моделировать отношения и связи объектов решаемой механической системы, к умению определять место исследуемой проблемы в структуре теории, к умению устанавливать формально-математические аналогии в двух или нескольких конкретных механических системах.

6. Определена система учебных, учебно-исследовательских заданий и содержание самостоятельной работы студента в курсе классической механики общего курса физики. Самостоятельная работа является, с одной стороны, учебным заданием, с другой - формой познавательной деятельности. Организация самостоятельной работы первокурсника выражается в четкой формулировке заданий, в консультации по работе с книгой, в доведении полной

информации о литературных источниках, пошаговом текущем контроле знаний элементов теории и сформированности познавательных действий. Учебная, учебно-исследовательская самостоятельная работа выражается в подготовке к семинарским, практическим и лабораторным занятиям, в подготовке к контрольным занятиям, в индивидуальной экспериментальной исследовательской работе.

7. Проведенный педагогический эксперимент показал эффективность разработанной методической системы обучения по формированию системных знаний классической механики.

Выполненное исследование методической системы обучения классической механике в педагогическом вузе носит в основном теоретический характер. Концепция системного подхода в конструировании содержания образования, деятельностного подхода в обучении, предложенные модели разделов курса классической механики показали свою эффективность в формировании системных знаний, воспитании теоретического мышления будущего учителя физики уже на начальном этапе его обучения физике.

Однако проблема формирования методической системы обучения общей физике, в основе которой лежит системный подход в конструировании содержания физического образования в педагогическом вузе и деятельност-ный подход в обучении, является многоаспектной как в теоретическом, так и практическом плане. Исследование данной методической проблемы находится на начальном этапе. В частности, внедрение системного и деятельностного подхода в практику преподавания общей физики настоятельно требует модернизации учебно-методического комплекса общей физики и, в первую очередь, написания соответствующих учебников по курсу общей физики, задачников, методических пособий по физическому практикуму. Актуальным является детальное исследование проблемы системной преемственности курса физики средней школы и курса обшей физики педагогического вуза, а также курсов обшей и теоретической физики. Решение этих и других задач выходят за рамки данного исследования.

Содержание работы освещены в центральных и региональных издательствах. Основные приведены ниже.

Монографии, учебники, учебно-методические пособия

1. Казаков Р.Х. Система учебных заданий по классической механике курса общей физики педагогического вуза: Монография. - М.: Изд-во МПУ (ISBN 5-7017-0275-1), 2000. - 52 с.

2. Казаков Р.Х. Методическая система обучения общей физике в педагогическом вузе: Монография. - М.: Изд-во МГОУ (ISBN 5-7017-0560-9), 2003.-92 с.

3. Казаков Р.Х. Основания ньютоновской механики: Учебное пособие. -Тобольск: Изд-во ТГПИ им. Д.И. Менделеева, 2000. - 283 с.

4. Казаков Р.Х. Ньютоновская механика: Учебное пособие. - М: Высшая школа, 2004. - 282 с.

Статьи, программы

5. Казаков Р.Х. Опыт реализации стандарта по курсу общей физики в педагогическом вузе. Труды научно-практической конференции. Европейский проект по программе TEMPUS-TASIS (T-JEP-10094-95) по проблемам профессионально-педагогического образования. - Екатеринбург, 1998. - С. 25-26.

6. Казаков Р.Х. Построение курса общей физики на основе понятия состояния физической системы // Преподавание физики в высшей школе. -1999.-№16.-С.8-9.

7. Казаков Р.Х. Понятие состояния физической системы в курсе общей физики. Труды всероссийской конференции "Новые технологии в преподавании физики: школа и вуз". - М.: Изд-во МПГУ, 1999. - С. 12.

8. Казаков Р.Х. Систематичность изложения курса общей физики. Труды 8-ой международной научно-методической конференции "Проблемы многоуровневого образования". - Нижний Новгород: Изд-во НГАСУ, 2000. - С. 53-55.

9. Казаков Р.Х. Понятие состояния как системообразующее понятие курса физики // Формирование у учащихся теоретических обобщений на уровне понятия при обучении физике. - М: Изд-во МПУ (ISBN 5-70170309-6), 2001.-С. 29-33.

Ю.Казаков Р.Х. Учебная программа курса общей и экспериментальной физики (специальность 032200.00 - физика с дополнительной специальностью). - Тобольск: ТГПИ им. Д.И. Менделеева, 2002.

11 .Казаков Р.Х. Понятие состояния как фактор формирования системного курса классической механики в курсе общей физики // Проблема теоретических обобщений на уровне законов при обучении физике. - М.: Изд-во МПУ, 2002 (ISBN 5-7017-0465-3). - С. 16-17.

12.Казаков Р.Х. Понятие состояния как структурообразующий фактор физической теории: Межвузовский сборник статей по проблемам естественнонаучного и математического образования. - Тобольск: Изд-во ТГПИ им. Д.И. Менделеева, 2002. - С. 20.

1 З.Казаков Р.Х. Содержательная модель классической механики в курсе общей физики // Вестник ТГПИ им. Д.И. Менделеева (ISBN 5-859441345-7). -2003. - № 1. - С. 96-106.

Ы.Казаков Р.Х. Реализация методического принципа генерализации знаний в курсе общей физики педагогического вуза // Проблемы формирования обобщений на уровне теории при обучении физике. - М.: Изд-во МГОУ (ISBN 5-7017-00546-3), 2003.- С. 31-34.

15.Казаков Р.Х. Преемственность физического образования в средней школе и педагогическом вузе. Труды региональной научно-практической конференции "Педагогический вуз как региональный культурно-образовательный центр в условиях Урала и Сибири". - Тобольск: Изд-во ТГПИ им. Д.И. Менделеева (ISBN 5-85944-143-6), 2003. -С. 124-125.

16.Казаков Р.Х. Отражение системных свойств физических теорий в курсе общей физики педагогического вуза // Вестник ТГПИ им. Д.И. Менделеева (ISBN 5-85944-134-7). - 2004. - №1.

П.Казаков Р.Х. Отражение системных свойств физической теории в физическом образовании // Вестник Тобольского индустриального института. -2004.- №1.

18.Казаков Р.Х. Учебная программа спецкурса " Содержательная структура и системные свойства физических теорий". Специальность: 032200 -физика. - М.: Изд-во МГОУ, 2004. - 8 с.

19.Казаков Р.Х. Учебная программа курса общей и экспериментальной физики. Специальность: 032200 - физика. - М.: Изд-во МГОУ (ISBN 5-7017-0281-2).-32 с.

20.Казаков Р.Х. Процесс научного познания и учебная деятельность школьников // Совершенствование методической системы обучения в основной школе. - М.: Изд-во МГОУ, 2004. - С. 5-9. В соавторстве с Л.С. Хижняковой.

21.Казаков Р.Х. Психолого-педагогические концепции и деятельностиый подход в обучении // Совершенствование методической системы обучения в основной школе. - М.: Изд-во МГОУ, 2004. - С. 9-15. В соавторстве с Л.С. Хижняковой.

22.Казаков Р.Х. Содержательная структура физических теорий и преобразование ее в дидактические единицы учебного материала курса // Совершенствование методической системы обучения в основной школе. — М.: Изд-во МГОУ, 2004. - С. 15-18. В соавторстве с Л.С. Хижняковой.

Лицензия на издательскую деятельность ЛР № 040287 от 25 июля 1997 года

Отпечатано с оригинал-макета. Подписано в печать 10.03.2004 Формат 60x84 1/16. Усл. печ. 3 л. Тираж 150 экз. Заказ № 253

Отпечатано в минитипографии Тобольского государственного педагогического института им. Д.И. Менделеева, 626150, г. Тобольск, ул. Знаменского, 58.

№-6517,

Содержание диссертации автор научной статьи: доктора педагогических наук, Казаков, Рустям Хамзич, 2004 год

Введение.

Глава 1. Гносеологические и психолого-педагогические предпосылки конструирования содержания курса общей физики педагогического вуза.

1.1. Процесс научного познания.

1.2. Психолого-педагогические концепции деятельности и видов обобщения в обучении.

1.3. Содержательная структура и системные свойства физических теорий, изучаемых в курсе общей физики педагогического вуза (краткий обзор).

Глава 2. Содержательные основы построения классической

Механики курса общей физики педагогического вуза.

2.1. Система научных знаний и система методов познания в классической механике в ее ньютоновском формализме.

2.2. Источники и факторы конструирования содержания системного курса ньютоновской механики.

2.3. Методическая система обучения общей физике в педагогическом вузе.

2.4. Общие требования к результатам обучения классической механике курса общей физики.

Глава 3. Содержательная модель изучения классической механики в курсе общей физики.

3.1. Содержательная модель разделов курса ньютоновской механики и требования к результатам изучения теоретического содержания курса.

3.2. Подготовка по физике выпускников средней школы как "внешняя среда" методической системы обучения общей физике.

Глава 4. Физический эксперимент — составляющая содержания курса классической механики.

4.1. Демонстрационный эксперимент и лабораторный практикум курса ньютоновской механики.

• 4.2. Система учебных заданий и требования к результатам обучения в лабораторном практикуме по механике.

Глава 5. Система учебных заданий для студентов по механике.

5.1. Приемы учебно-познавательной деятельности студентов (семинарские занятия и практикум по решению задач курса ньютоновской механики).

5.2. Принципы отбора системы учебных заданий семинарских занятий t курса ньютоновской механики.

5.3. Принципы отбора системы учебных заданий практикума по решению задач курса ньютоновской механики.

Глава 6. Самостоятельная и исследовательская работа студентов.

6.1. Классификация целей обучения и уровни достижения студентами познавательных целей.

6.2. Организация и структура самостоятельной работы студента при изучении классической механики курса общей физики.

6.3. Экспериментальная исследовательская работа студентов.

Глава 7. Методика проведения и результаты педагогического

Эксперимента.

7.1. Текущие и тематические контрольные мероприятия. Требования к семестровой экзаменационной проверке знаний студента.

7.2. Констатирующий эксперимент.

7.3. Обучающе-поисковый эксперимент.

Введение диссертации по педагогике, на тему "Методическая система обучения классической механике в курсе общей физики педагогического вуза"

Актуальность исследования

Стандарт высшего профессионального образования в педагогическом вузе по специальности физика (квалификация - учитель физики) выдвигает ряд щ требований к уровню профессиональной подготовки учителя физики, который призван реализовать цели общего физического образования в средней школе. Исходя из принципа профессиональной направленности основными целями содержания обучения в курсе общей физики являются: формирование системных знаний физических теорий в диалектическом единстве методов научного познания (эмпирических, теоретических и общелогических); знания содержательной структуры физических теорий; знания учебно-познавательных действий и способов осуществления деятельности - познавательных операций - в целях понимания сущностного содержания физических теорий; формирование знаний о современной физической картине мира; формирование естественно* научного мировоззрения и воспитание научного мышления. В курсе общей физики формируются навыки организации и постановки эксперимента, навыки решения и анализа физических задач. Достижение целей обучения осуществляt ется в единстве содержательной и процессуальной сторон обучения в структуре отношений: деятельность преподавателя — содержание учебного материала — познавательная деятельность студента.

Элементами методической системы обучения физике являются: цели обучения, содержание физического образования, методы, формы и средства обучения. Особенности методической системы обучения физике в высшей педагогической школе, в отличие от средней, педагогической наукой изучены не полно, и исследований по этой методической проблеме мало (В.В. Мултанов-ский, А.Н. Малинин, В.Г. Разумовский и др.).

Профессиональное физическое образование будущего учителя физики начинается с изучения классической механики - важнейшей фундаментальной физической теории, лежащей в основании современной физической науки. При изучении классической механики формируются знания современных научных методов познания природы. В профессиональном аспекте важно также то, что в курсе общей физики классическая механика излагается, как и в средней школе, в ее ньютоновском формализме (формализмы Лагранжа и Гамильтона рассматриваются в курсе теоретической физики). В работе внимание уделено методической системе обучения классической механике курса общей физики педагогического вуза.

Физическая теория является непосредственным источником содержания физического образования. Дидактическим принципом формирования содержания физического образования и методов обучения в отечественной школе являются принцип научности. Требование научности выражается следующими положениями [38, с. 105]: содержание образования должно соответствовать уровню развития современной науки; содержание образования должно формировать знания о частных и общенаучных методах познания; формировать знания о закономерностях процесса познания. Добавим: изложение физической теории должно соответствовать её современному пониманию и современной трактовке. Методическая задача формирования системных знаний требует отражения в методической системе обучения классической механике системно-структурных свойств этой теории, методологию системного подхода в обучении в соответствии с гносеологической цепочкой от чувственно-конкретного к эмпирически-абстрактному, далее - от теоретически-абстрактного к теоретически-конкретному. В учебном процессе должна быть выявлена «генетически исходная, всеобщая связь, определяющая содержание и структуру всего объекта данных понятий (В.В. Давыдов)» изучаемой физической теории. При системном подходе в обучении закладываются основы дальнейшего формирования системных знаний физических теории, системных теоретических обобщений, развития научного мышления будущего учителя.

На начальном этапе процесса приобретения студентом профессионального физического образования неприемлемо формализованное изложение фундаментальных теоретических объектов и законов концептуального ядра физической теории и дальнейшее дедуктивное ее развертывание. Индуктивное построение курса общей физики детерминируется закономерностями усвоения учебного материала, диктуемыми предметно-материальными условиями происхождения концептуальных понятий и законов физической теории. Вместе с тем в традиционных курсах изложение концептуальных основ теории проводится без должного анализа их структуры и содержания, преобладает информационно-рецептурный стиль построения концептуального учебного материала. Практически отсутствует анализ логического генезиса формирования в теории фундаментальных понятий, законов и используемых методов познания. В учебной литературе нет четкого указания места понятий и законов в содержательной структуре теории, что размывает логическое различие эмпирических и теоретических законов, различие фундаментальных законов теории и их теоретических следствий. Неразработанность данных методических вопросов отражается в содержании большинства учебников и учебных пособий по курсу общей физики.

Классическая механика как физическая теория является концептуальной системой - системой физических понятий и законов, которые оперируют модельными объектами. Вне системы знаний сами по себе понятия и законы утрачивают содержательный смысл и объяснительные функции [4, с. 50-66]. В курсах общей физики А.В. Астахова [5] и Д.В. Сивухина [113] проведен анализ сущностного содержания концептуального ядра классической механики. Однако заметим, перечисленные учебники предназначены для студентов втузов и классических университетов, в этих учебниках не в полной мере учитывается специфика профессиональных потребностей будущего учителя физики.

Игнорирование в курсе общей физики гипотетико-дедуктивной организации знания в физической теории как концептуальной системы, чрезмерный акцент на эмпирическом основании физических теорий, невольная абсолютизация эмпирических методов познания приводит к представлению о физике как наборе эмпирических фактов, разрозненных теоретических утверждений, рецептов решения частных задач, к размыванию содержательной структуры физической теории как системы научного знания. Предельным примером эмпирического изложения классической механики является курс механики Р.В. Поля [95]. Эта книга может служить прекрасным дополнением к учебному курсу, описывающим эмпирическое основание классической механики, но не может заменить системный курс. При организации познавательной деятельности студента с акцентом на эмпирику трудно говорить о формировании системных знаний теоретических обобщений, выраженных в концептуальных физических понятиях и законах и составляющих основу физической теории, о воспитании теоретического мышления.

В соответствии с диалектическим принципом единства системы научных знаний и методов познания, в учебном курсе физической теории должны найти отражение общелогические, теоретические, эмпирические и частные методы научного познания физического мира. Физические теории, будучи усвоенными, сами приобретает функции метода получения новых знаний и источника творческого подхода в организации учителем процесса обучения. Знание системных свойств теории, взаимосвязи системы знаний и методов познания позволяют учителю творчески и методически эффективно решать задачи формирования системных знаний и научного мышления учащихся (Н.В. Шаронова. П.И. Самойленко, Л.П. Свитков и др.).

В традиционных курсах общей физики основное внимание уделяется формально-логическим способам обобщения: индуктивным обобщениям экспериментальных данных, выраженных эмпирическими законами (эмпирически-абстрактное в гносеологической цепочке познания); дедуктивным выводам следствий ядра теории (теоретически-конкретное). Однако содержательный анализ логики формирования ядра физической теории (теоретически-абстрактное) выражен слабо. Фундаментальные законы физической теории, входящие в концептуальное ядро, не могут быть сформированы исключительно методом формально-логических обобщений, если суждения и умозаключения строятся на основе существующих верных посылок. Законы о сущностных, эмпирически ненаблюдаемых связях и свойствах реальных объектов рождаются на основе активного поиска с использованием не только формальной логики, но и применением в познании диалектической логики, в диалектической взаимосвязи эмпирического и теоретического методов познания. Методология научного познания, организация научного знания в физических теориях, роль формальной и диалектической логики в формировании физических понятий, законов и физической теории проанализированы в философских исследованиях (П.В. Копнин, Г.И. Рузавин, Ю.В. Сачков, Г.А. Свечников, B.C. Тюхтин, А.И. Уемов, Э.М. Чудинов и др.). Однако в учебной литературе по курсу общей физики диалектические методы формирования концептуальных основ физической теории, методология научного познания не нашли должного отражения.

Формирование системных научных знаний, развитие научного мышления студента осуществляется в процессе углубленного и детализированного теоретического анализа содержания и структуры изучаемых физических теорий. Вследствие деятельностной природы научного знания одним из важнейших условий успешного решения методических задач формирования системных научных знаний и развития научного мышления является формирование у студентов знаний познавательных действий по усвоению содержания физических понятий, законов и теории в целом в лекционном курсе, на семинарских и практических занятиях, в лабораторном практикуме, в самостоятельной работе посредством адекватно сформулированных учебных заданий.

В целом проблема исследования выражается в том, чтобы привести в соответствие содержание физического образования, методы и средства обучения, формы организации обучения целям и задачам профессионального физического образования в педагогическом вузе.

Проблема исследования методической системы обучения, обусловленная противоречиями в традиционном содержании физического образования в курсе классической механики, - это противоречия между:

- концептуальными свойствами ядра физической теории и эмпирическим построением учебного материала курса классической механики, обусловленным предметно-материальными условиями происхождения концептуальных физических понятий и законов;

- задачей развития теоретического мышления и эмпирическим построением курса общей физики;

- системными свойствами классической механики, гипотетико-дедуктивной организацией знания в этой теории и отсутствием должного их отражения в учебном курсе;

- диалектическими связями элементов содержательной структуры физической теории и отсутствием в традиционных курсах четкого различения эмпирических законов, концептуальных законов ядра теории и выводных (дедуктивных) законов теории;

- диалектическим принципом единства системы научных знаний и научных методов познания, глубоким сущностным содержанием классической механики и ограниченным, фрагментарным освещением теоретических методов познания в традиционных учебных курсах;

- системными свойствами методов познания, коррелирующих с физической теорией как системой научного знания, и эмпирическим построением курса классической механики.

Проблема исследования, обусловленная противоречиями между методами, средствами и формами обучения и содержанием образования, - это противоречия между:

- деятельностной природой научного знания и информационно-рецептурным построением курса общей физики;

- акцентированным применением формально-логических средств в обучении при игнорировании диалектического метода познания (диалектической логики);

- уровнем теоретических знаний выпускников средней школы и насыщенной содержательной познавательной деятельностью на первом курсе обучения;

- довольно большим объемом учебного материала курса общей физики и требованием стандарта высшего профессионального педагогического образования по специальности физика.

Объектом исследования является учебный процесс изучения курса общей физики в педагогическом вузе.

Предмет исследования - система обучения классической механике в курсе общей физики педагогического вуза.

Цель исследования - обосновать и разработать методическую систему обучения классической механике курса общей физики педагогического вуза на основе теоретических обобщений.

Гипотеза исследования. Методическая система обучения классической механике в курсе общей физики педагогического вуза строится на основе системно-структурированного курса классической механики в ее ньютоновском формализме, адекватного гипотетико-дедуктивной организации знания в физической теории, и деятельностного подхода в обучении, обеспечивающего профессионально направленное формирование системных научных знаний в единстве системы методов научного познания.

Для реализации и проверки гипотезы выдвинуты следующие задачи исследования методической системы обучения классической механике курса общей физики в педагогическом вузе:

1) определить системные свойства, гипотетико-дедуктивную организацию знания и содержательную структуру классической механики как физической теории и как непосредственного источника содержания курса общей физики;

2) провести анализ психолого-педагогических концепций деятельности, видов обобщения в обучении и определить с этих позиций содержание обучения классической механике;

3) разработать модель курса классической механики педагогического вуза на основе системных свойств этой теории, деятельностного подхода в обучении и профессиональной направленности физического образования будущего учителя в курсе общей физики;

4) определить структуру демонстрационного эксперимента и лабораторного практикума, усовершенствовать систему лабораторного практикума и требования к результатам обучения в этом практикуме;

5) обосновать структуру и требования к результатам обучения на семинарских и практических занятиях по курсу классической механики на основе целей и содержания физического образования будущего учителя;

6) обосновать систему учебных, учебно-исследовательских заданий и содержательную структуру самостоятельной работы студента в курсе классической механики;

7) провести педагогический эксперимент по оценке эффективности разработанной методической системы обучения классической механике в курсе общей физики.

Методология и теоретические основы исследования методической системы обучения классической механике в курсе общей физики.

Методология исследования.

Методическая система обучения физике является системой диалектически взаимосвязанных компонентов - цели обучения, содержания образования, методов, средств и форм обучения. Методическая система, будучи относительно самостоятельной, является открытой системой. Научное знание имеет дея-тельностную природу, обусловливающую деятельностный подход в обучении как один из важнейших факторов, влияющих на методическую систему обучения. Непосредственным источником содержания курса общей физики является физическая теория (как концептуальная система), обладающая своей содержательной структурой научного знания, соответствующими элементами структуры и формируемая методами познания. В этой связи методологию исследования методической системы обучения составляют:

- диалектический метод, в частности, принцип единства системы и метода, и системно-структурный подход;

- взаимосвязь теории и практики и деятельностный подход в обучении.

Теоретическую базу исследования методической системы обучения составляют:

- психологические теории деятельности и освоения деятельности обучаемыми;

- система развивающего обучения;

- психологические принципы построения и усвоения учебного материала;

- относительная самостоятельность и открытость методической системы обучения физике, связь методической системы обучения с теоретическими обобщениями в физических теориях.

Основные способы исследования: изучение литературных источников и обобщение современной практики обучения курсу общей физики в педагогическом вузе и курсу физики в старших классах полной средней школы для обоснования проблемы исследования и формирования подхода к решению проблемы; выявление факторов, влияющих на формирование системных знаний физических теорий, изучаемых в курсе общей физики; применение различных экспериментальных методов оценки эффективности методической системы обучения (сравнительный анализ результатов обучения).

Новизна исследования методической системы обучения заключается в следующем:

1. Обоснована и разработана методическая система обучения классической механике в курсе общей физики педагогического вуза на основе системных свойств физической теории и деятельностного подхода в обучении с целью формирования знаний системных теоретических обобщений в классической механике и развития научного мышления студента.

2. Определены принципы конструирования содержания и структуры курса классической механики как учебной дисциплины с учетом системно-структурных свойств классической механики как физической теории, а также предсказательной функции физической теории, формализуемой понятиями взаимодействия и состояния механической системы. Цель формирования системных знаний физической теории предлагается реализовать посредством включения в содержание учебного курса системных свойств классической механики в соответствии с принципами научного познания, изложения учебного материала в единстве системы научных знаний и методов научного познания, раскрытия в учебном курсе модельного характера классической механики как физической теории, логического генезиса физических понятий и законов.

3. Непосредственным источником содержания обучения классической механике является сама физическая теория, организованная как гипотетико-дедуктивная модель научного знания. Классическая механика является системой знания, в содержательной структуре которой имеется эмпирическое основание теории, теоретическое концептуальное ядро и дедуктивные теоретические следствия. Следовательно, классическая механика должна изучаться как система знания, обладающая гипотетико-дедуктивной структурой организации знания.

4. Установлена система эмпирических и теоретических методов научного познания в классической механике в соответствии с гносеологическим циклом познания и в единстве формальной и диалектической логики.

5. Изменение содержания курсов естественнонаучного цикла дисциплин средней школы вновь актуализировало необходимость системной преемственности курса физики средней школы и курса общей физики педагогического вуза. В процессе изучения физики в средней школе стоит задача формирования теоретических обобщений на уровне физической теории как системы понятий и законов. С целью поэлементной диагностики и коррекции исходных знаний первокурсников следует включить в учебный план специальности физика семестровый пропедевтический курс физики.

Теоретическая значимость исследования

1. Впервые научно обоснована методическая система обучения классической механике в курсе общей физики педагогического вуза, которая определяет профессиональное физическое образование будущего учителя физики.

2. Формирование знаний сущностных теоретических обобщений, научного мировоззрения студентов предполагает углубление теоретической составляющей курса классической механики в общей физике. Структура и содержание учебного курса определяется содержательной структурой физической теории. Процесс обучения классической механике отражает единство и взаимосвязь системы научного знания и системы методов научного познания механических систем.

3. Научное познание природы определяется гносеологической цепочкой от чувственно-конкретного к эмпирически-абстрактному, далее - от теоретически-абстрактного к теоретически-конкретному и от него к практике. Соответствующая содержательная структура классической механики как системы научного знания требует различать в учебном курсе гносеологический генезис (логику формирования) эмпирических обобщений, концептуальных обобщений ядра теории и дедуктивных следствий как теорий второго уровня теоретического обобщения в сравнении с ядром теории.

4. Деятельностная природа научного познания требует отражения в учебном процессе поэтапной обобщающей познавательной деятельности. Эмпирические обобщения (эмпирически-абстрактное), выражаемые эмпирическими законами, формируются индуктивным обобщением результатов эксперимента (чувственно-конкретное). Концептуальные законы (теоретически-абстрактное) формируются в результате активной познавательной деятельности с применением не только формальной логики, но и использованием в познании диалектического метода (диалектической логики). Концептуальные законы представляют собой теоретические гипотезы о ненаблюдаемой сущности явления, которые по мере развития теории приобретают статус исходных принципов (аксиом) теории. Дедуктивные следствия ядра теории (теоретически-конкретное) доступны эмпирической интерпретации. Методы обучения (компонента методической системы) формируют знания обобщенных познавательных действий и соответствующих операций, необходимые для усвоения содержания теории, проведения учебных и научных экспериментальных исследований, решения физических задач, выполнения курсовых работ и других видов самостоятельной работы.

Практическая значимость исследования

1. Разработана система методических условий и средств формирования теоретических обобщений при изучении классической механики курса общей физики.

2. Сконструирован вариант системного курса классической механики как важнейшей составляющей методической системы обучения общей физике педагогического вуза, реализованный в учебном пособии по классической механике курса общей физики с учетом специфики и целей профессионального образования учителя физики.

3. Разработаны учебные программы курса общей физики педагогического вуза и учебная программа спецкурса "Содержательная структура и системные свойства физических теорий".

4. Определена система и структура учебных заданий в различных формах обучения - в лабораторном практикуме, практических и семинарских занятиях, в самостоятельной работе. Система учебных заданий рассматривается как важнейшее средство обучения, позволяющее на деятельностной основе формировать системные знания классической механики, умения применять знания в самостоятельной учебно-познавательной и исследовательской деятельности, в будущей профессиональной деятельности учителя физики.

5. Даны методические рекомендации по формированию раздела механики курса физики средней школы и пропедевтического курса физики педагогического вуза.

6. Определены и обоснованы требования к результатам обучения классической механике курса общей физики в соответствии с целями формирования системных знаний в единстве с методами научного познания и развития научного мышления.

Достоверность результатов исследования обеспечена, поскольку:

- опирается на принципы диалектического метода познания, достижения психолого-педагогических наук, современную концепцию теоретического обобщения в обучении, гносеологический и системно-структурный анализ физической теории;

- подтверждена педагогическим экспериментом и многолетней практикой преподавания физики в средней школе и курса общей физики педагогического вуза.

На защиту выносятся:

1. Методическая система обучения классической механике курса общей физики педагогического вуза, ориентированная на формирование теоретических обобщений, научного мировоззрения и на развитие научного мышления.

2. Содержательная модель изучения классической механики в курсе общей физики педагогического вуза, разработанная на основе системно-структурных свойств классической механики, гипотетико-дедуктивной организации знания в этой теории и деятельностной природы научного знания.

3. Система и структура учебных заданий для семинарских занятий, практикума по решению задач и лабораторного практикума по классической механике курса общей физики.

4. Требования к результатам обучения на семинарских, практических и лабораторных занятиях на основе целей и содержания физического образования будущего учителя физики.

5. Система учебных, учебно-исследовательских заданий и содержание самостоятельной работы студента в курсе классической механики.

6. Результаты педагогического эксперимента по оценке эффективности разработанной методической системы обучения классической механике в курсе общей физики.

Структура диссертационного исследования

Диссертационное исследование состоит из введения, семи глав, итогов диссертационного исследования, списка литературы, приложения. Исследование изложено на 214 страницах основного текста. Список литературы содержит 151 наименование. В работе содержится 10 таблиц, 17 рисунков-схем, 5 приложений.

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

ВЫВОДЫ

Обобщенный вывод из диагностики стартовых знаний первокурсников, поступивших учиться в педагогический вуз по специальности 032200.00-физика и приступающих к изучению физических теорий, у подавляющего числа студентов-первокурсников можно представить следующими тезисами. У первокурсников отсутствуют знания физических теорий как концептуальных систем и имеющих гипотетико-дедуктивную структуру организации знания, практически отсутствуют знания содержательной структуры теории, недостаточно сформированы знания познавательных действий. Знания носят фрагментарный, алгоритмизированный, несистемный характер; физика воспринимается как набор неких утверждений и рецептов, разрозненных эмпирических фактов. Наблюдается непонимание роли теоретических моделей в структуре физической теории, роли теоретических обобщений в научном познании Физический мир подавляющим большинством студентов-первокурсников воспринимается сугубо эмпирически, на чувственном уровне, теоретическое физическое мышление фактически не сформировано.

7.3. Обучающе-поисковый эксперимент

В традиционном курсе общей физики эмпирические методы познания превалируют над теоретическими. Индуктивное построение курса в определенной мере оправдывается предметно-материальными условиями происхождения теоретических понятий. Традиционно курс общей физики рассматривается как своего рода фактологический учебный курс, предназначенный для целей накопления знаний об эмпирическом основании и некоторых дедуктивных следствиях теории. Предполагается, что формирование знаний физических теорий как концептуальных систем, знаний гипотетико-дедуктивной организации физической теории будет осуществлено в курсе теоретической физики педагогического вуза. Однако опыт преподавания показывает, что подчеркнуто эмпирическое построение курса общей физики с акцентом на эмпирические методы познания при игнорировании теоретических методов (и соответствующих познавательных операций) создает психологический барьер в усвоении курса теоретической физики. Нами предложен вариант курса классической механики, в котором учебный материал построен в соответствии с содержательной структурой классической механики с обсуждением этой структуры, рассмотрением гносеологического генезиса эмпирического основания, теоретического ядра и дедуктивных следствий, а также формированием навыков оперирования не только эмпирическими методами познания, но и теоретическими методами.

В этой связи мы сочли некорректным сравнивать количественные показатели системности знаний классической механики в экспериментальном и контрольном потоках. В определенной мере можно сравнивать системность теоретических знаний в начале и в конце первого семестра обучения общей физике (общая физика начинает читаться со второго семестра обучения в педагогическом вузе и именно с классической механики в ее ньютоновском формализме). Констатирующий эксперимент показал, что выпускники средней школы недостаточно ориентируются в структуре физической теории, имеют отрывочные, несистемные знания физических теорий, знания в основном базируются на эмпирическом восприятии физического мира (§ 7.2.).

Формирование предлагаемого курса было завершено к концу 1996-97 учебного года. Уровень системности знаний учебного материала по курсу классической механики оценивался во внеурочное время в конце семестра (во второй половине мая) по тем же тестам, которые были даны студенту-первокурснику в начале учебного года (в рамках пропедевтического курса) с включением дополнительных вопросов и изъятием вопросов, не относящихся к механике. Работа содержала стандартные задачи, аналогичные тем, которые рассматривались в семестре с добавлением одной задачи повышенной трудности.

Приведем примеры дополнительных вопросов, включенных в тесты:

1. Перечислите элементы содержательной структуры классической механики. В какой элемент содержательной структуры входят законы движения планет, сформулированные Кеплером? В какой элемент содержательной структуры механики входит уравнение Мещерского? В какой элемент содержательной структуры входит принцип независимости взаимодействий?

2. Как следует понимать утверждение, что законы Ньютона являются обобщениями эмпирических данных?

3. Изложите Ваше понимание утверждения, что динамическое уравнение движения непрерывно во времени и во всех деталях описывает эволюцию состояния любой механической системы.

4. При описании динамики незамкнутой механической системы, как правило, предполагается, что сама система не оказывает существенного влияния на конфигурацию внешних тел. В чем смысл этой идеализации?

5. Какую роль играют фундаментальные теоретические объекты, вводимые в структуру классической механики?

6. К фундаментальным теоретическим объектам механики относится, в частности, материальная точка. Какими свойствами наделяется эта модель? Как соотносится модель "материальная точка" с более сложными моделями - твердое тело, упругое тело, пластическое тело, несжимаемая жидкость?

7. Какими свойствами наделяются ньютоновское пространство и ньютоновское время? Как соотносятся эти модели с произвольной инерциальной системой отсчета? Каковы гносеологические функции фундаментальных теоретических моделей?

8. Обоснуйте 1-ый и 3-ий законы Ньютона исходя из свойств симметрии пространства и времени в ИСО. Сформулируйте 1-ый закон Ньютона с применением понятия симметрии пространства и времени.

9. Обоснуйте инвариантность 2-го закона Ньютона относительно преобразования обращения времени для строго механических систем. Сконструируйте понятие строго механической системы.

10. Приведите теоремы, на основании которых дедуктивно выводятся законы сохранения импульса, момента импульса, механической энергии.

11. Допустим из обобщения N = 50 экспериментов Вы вывели некоторую индуктивную (эмпирическую) закономерность. Насколько можно быть уверенным в том, что и в 51-ом эксперименте результат будет соответствовать выведенной закономерности? Какие познавательные действия необходимо совершить, чтобы субъективная уверенность в правильности индуктивной закономерности перешла в убеждение?

12. Развитие классической механики как физической теории осуществляется дедуктивно: из фундаментальных законов дедуктивно выводятся следствия, описывающие конкретные механические системы. Например, по такому пути сформировалась теория колебаний. Покажите на примере, что общий алгоритм решения обычной учебной текстовой задачи аналогичен пути развития физической теории (задачу сформулируйте сами).

13. Как Вы понимаете утверждение, что классическая механика обладает предсказательной и объяснительной "силой"?

14. Из каких соображений следует, что третий закон Ньютона основывается на принципах дальнодействия и симметрии пространства?

Ниже приведены результаты диагностики знаний первокурсников в начале учебного года в рамках пропедевтического курса (старт: сентябрь, октябрь) и в конце учебного года практически по завершении чтения курса ньютоновской механики (финиш: апрель, май). Проведена статистическая оценка достоверности эффективности предлагаемой методической системы обучения. Таблица 4. Результаты диагностики системности знаний по учебным годам

Учебный Этап ди- Число 5, (%) 4, (%) 3, (%) 2,(%) год агностики студентов (от л.) (хор.) (удовл.) (незачет)

1997-1998 Старт 50 0 2 62 36

Финиш 50 6 14 58 22

1998-1999 Старт 46 0 4,4 63 32,6

Финиш 46 6,5 19,6 50 23,9

1999-2000 Старт 50 0 6 54 40

Финиш 50 4 12 48 36

2000-2001 Старт 50 0 6 48 46

Финиш 50 6 26 30 38

2001-2002 Старт 50 0 2 76 22

Финиш 50 4 16 62 18

В таблице 5 приведены результаты диагностики системности знаний за пять лет (выборка - 246 студентов). Таблица 5.

Этап ди- ЧислО 5, (%) 4, (%) 3, (%) 2, (%) агностики студентов (отл.) (хор.) (удовлетв.) (незачет)

Старт 246 0 4,1 60,6 35,3

Финиш 246 5,3 17,5 49,6 27,6

Представим для наглядности результаты диагностики системности знаний студентов первого курса в виде диаграммы (за пять лет, выборка - 246 студентов) -рис. 15. 60

50 40 30 20 10 о

I

1 Г г- г 1

Старт Финиш

Рис. 15. - отлично;[ - хорошо;П - удовлетворительно; 1- незачет.

Оценим эффективность предлагаемой методической системы обучения по формированию системных знаний статистическим критерием Пирсона (% -критерий Пирсона; [напр. 114, с. 113-141]) из сопоставления стартовых знаний и по завершении применяемой методики, используя всю выборку из 246 студентов-первокурсников, поступивших в разные годы на факультет: vj) (0-5,3)2 ( (4,1-17,5)* ( (60,6-49,б)2 | (35,3-27,б)2 2Q ^ х2=1

J-1

27,6

Vj 5,3 17,5 49,6 число степеней свободы равно v = к - 1=4 - 1=3.

Критическое значение критерия при v = 3 для уровня статистической значимости р = 0,01 равно 11,34 [114, с. 328], что меньше эмпирического зна

2 2 чения 20,1 (х крит < X эчп) • Таким образом, статистическая оценка результатов диагностики системности знаний подтверждает эффективность рассмотренной методической системы обучения.

В таблице 6 приведены результаты диагностики знаний физических понятий, физических законов и умений оперировать понятиями и законами и познавательными действиями при решении задач и анализе решения физических задач в начале и конце соответствующего учебного года (в течение пяти лет). Таблица 6.

Учебный Этап ди- Число 5, (%) 4, («/о) 3, (%) 2, (%) год агностики студентов (отл.) (хор.) (удовл.) (незачет)

1997-1998 Старт 50 0 8 58 34

Финиш 50 6 14 60 20

1998-1999 Старт 46 0 4,4 76 19,6

Финиш 46 6,5 21,7 54,3 17,5

1999-2000 Старт 50 0 10 58 32

Финиш 50 8 12 52 28

2000-2001 Старт 50 0 10 62 28

Финиш 50 6 18 54 22

2001-2002 Старт 50 0 12 64 24

Финиш 50 4 14 62 20

В таблице 7 приведена результаты диагностики знаний физических понятий, законов и умений оперировать понятиями и законами за пять лет (выборка -246 студентов).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Компонентами методической системы обучения классической механике являются цели обучения, содержание образования, методы, средства и формы обучения. Содержание образования прежде всего определяется целями обучения и содержанием классической механики как физической теории - системы научного знания. Важнейшими целями являются формирование системных знаний на уровне теоретических обобщений в физической теории и научного мышления будущего учителя физики. В педагогической науке и гносеологии определены пути формирования теоретических обобщений и системного подхода к конструированию содержания обучения физической теории.

1. Исследование показало, что построение системного курса классической механики в общей физике педагогического вуза может быть осуществлено при корреляции содержания и структуры учебного курса со структурой классической механики как системы научного знания. В содержании курса следует отразить диалектическую связь системы научных знаний и методов научного познания. В исследовании выделены элементы содержательной структуры классической хмеханики - эмпирическое основание, концептуальное ядро, дедуктивные следствия, рассмотрена структура этих элементов как подсистем теории. В соответствии с содержательной структурой физической теории, способами научного познания - эмпирическим и теоретическим, методической задачей формирования системных знаний необходимо провести в учебном курсе четкое различение эмпирических, концептуальных и дедуктивных обобщений теории, определить место этих утверждений в структуре теории, акцентировать внимание на модельном характере утверждений физической теории.

Исходя из концепции системного подхода в обучении доказана необходимость анализа в учебном процессе: содержательной структуры классической механики; гипотетико-дедуктивной организации знания в классической механике; логического генезиса элементов теории; содержания исходных теоретических объектов классической механики - материальной точки, ньютоновского пространства, ньютоновского времени. В учебном курсе необходимо отразить связь материальной точки с более сложными моделями реальных тел (например, твердым телом, упругим телом, несжимаемой жидкостью).

2. В исследовании установлено, что структура учебного курса должна соответствовать этапам и структуре научного познания, психологическим закономерностям построения учебного материала и отражать деятельностную природу научного знания. Между тем, в традиционных курсах общей физики психолого-педагогические идеи формирования в мышлении содержательных обобщений не реализованы. Создание методической системы обучения физике в педагогическом вузе, в частности, проектирование содержания курса общей физики с целью формирования системных знаний физических теорий, научного мировоззрения и воспитания теоретического мышления, является актуальной проблемой методики преподавания физики в педагогическом вузе.

3. Сконструирован вариант модели курса классической механики общего курса физики педагогического вуза на базе системных свойств этой теории, деятельностного подхода в обучении и профессиональной направленности физического образования будущего учителя. В курсе анализируются важнейшие эмпирические факты, осуществлен детальный анализ содержания концептуального ядра классической механики и некоторых дедуктивных (выводных) следствий ядра классической механики. В содержание основных разделов курса входят: кинематика материальной точки и твердого тела; основные законы динамики материальной точки, системы материальных точек, твердого тела; законы сохранения для одночастичной и многочастичной механических систем; динамика вращательного движения твердого тела; динамика движения относительно неинерциальной системы отсчета; дедуктивные следствия (элементы теории механических колебаний и волн, теории упругости, элементы механики жидкостей и газов и некоторые другие следствия).

В разработанной модели курса понятие состояния механической системы рассматривается как средство формализации гносеологических функций классической механики - предсказательной и объяснительной.

4. Определено содержание демонстрационного эксперимента, содержание и структура лабораторного практикума, адекватная структуре классической механики как теории. Лабораторные работы классифицированы по методическим целям формирования системных знаний эмпирического основания классической механики и эмпирических методов познания: работы по экспериментальному исследованию кинематики движения; исследованию закономерностей динамики поступательного и вращательного движения (например, методом Атвуда, методом Обербека), экспериментальное изучение законов сохранения (например, методом соударения шаров, методом маятника Максвелла), лабораторные работы по изучению законов механических сил, экспериментальное изучение различных теоретических следствий (например, изучение колебательного движения, ламинарного течения жидкости). Учебный лабораторный эксперимент рассматривается как контролируемое воздействие на механическую систему, приводящее к изменению механического состояния системы; как эмпирическая интерпретация истинности физической теории в границах применимости; как эмпирическая иллюстрация предсказательной функции физической теории; как часть экспериментов, входящих в эмпирическое основание классической механики.

Приборами, используемыми для измерения динамических переменных механической системы, являются линейка и часы. В процессе выполнения экспериментов, манипуляции с измерительной аппаратурой, индуктивного обобщения результатов эксперимента формируется знание об интерпретации состояния механической системы одновременным заданием координат и скорости объектов механической системы.

Основные требования к результатам обучения в лабораторном практикуме относятся к знаниям теоретической интерпретации экспериментального метода лабораторной работы, теории изучаемого явления, к навыкам анализа и обобщения результатов эксперимента, к умению оценивать погрешности измерений, к навыкам организации физического эксперимента.

5. Структура и содержание семинарских занятий и занятий по решению задач, требования к результатам обучения на этих занятиях определяется эмпирическими фактами, системой теоретических понятий и законов классической механики, методами научного познания, деятельностной природой научного знания.

Важнейшие мыслительные операции, используемые при решении задач и усвоении содержания теории, коррелируют с методами научного познания -анализом и синтезом, абстрагированием и моделированием, классификацией и систематизацией, сущностным обобщением, познавательными операциями с понятиями и законами теории (например, во включении понятий в определенную категориальную сетку; в распознавании объектов, которыми оперируют понятия и законы; в математической формализации свойств объектов, их отношений и связей).

В исследовании проведена классификация содержания семинарских занятий и практикума по решению задач. На семинарских занятиях решается задача анализа содержания ключевых разделов учебного курса, выявления логической структуры и генезиса законов и понятий теории, задача анализа содержательной структуры элементов теории и теории в целом. Физические задачи классифицируются по дидактическим целям (тренировочные, учебно-исследовательские, контрольные), по содержанию разделов курса, по способу задания условий задачи, по степени трудности. Решение физической задачи рассматривается как дедуктивно выстроенная последовательность рассуждений от ядра физической теории к следствиям, т.е. в решении задачи отражается ги-потетико-дедуктивная модель организации научного знания.

Требования к результатам обучения на семинарских занятиях выражаются в требованиях к знаниям содержания физической теории, к умению моделировать отношения и связи объектов решаемой механической системы, к умению определять место исследуемой проблемы в структуре теории, к умению устанавливать формально-математические аналогии в двух или нескольких конкретных механических системах.

6. Определена система учебных, учебно-исследовательских заданий и содержание самостоятельной работы студента в курсе классической механики общего курса физики. Самостоятельная работа является, с одной стороны, учебным заданием, с другой - формой познавательной деятельности. Организация самостоятельной работы первокурсника выражается в четкой формулировке заданий, в консультации по работе с книгой, в доведении полной информации о литературных источниках, пошаговом текущем контроле знаний элементов теории и сформированности познавательных действий. Учебная, учебно-исследовательская самостоятельная работа выражается в подготовке к семинарским, практическим и лабораторным занятиям, в подготовке к контрольным занятиям, в индивидуальной экспериментальной исследовательской работе.

7. Проведенный педагогический эксперимент показал эффективность разработанной методической системы обучения по формированию системных знаний классической механики.

Выполненное исследование методической системы обучения классической механике в педагогическом вузе носит в основном теоретический характер. Концепция системного подхода в конструировании содержания образования, деятельностного подхода в обучении, предложенные модели разделов курса классической механики показали свою эффективность в формировании системных знаний, воспитании теоретического мышления будущего учителя физики уже на начальном этапе его обучения физике.

Однако проблема формирования методической системы обучения общей физике, в основе которой лежит системный подход в конструировании содержания физического образования в педагогическом вузе и деятельностный подход в обучении, является многоаспектной как в теоретическом, так и практическом плане. Исследование данной методической проблемы находится на начальном этапе. В частности, внедрение системного и деятельностного подхода в практику преподавания общей физики настоятельно требует модернизации учебно-методического комплекса общей физики и, в первую очередь, написания соответствующих учебников по курсу общей физики, задачников, методических пособий по физическому практикуму. Актуальным является детальное исследование проблемы системной преемственности курса физики средней школы и курса обшей физики педагогического вуза, а также курсов обшей и теоретической физики. Решение этих и других задач выходит за рамки данного исследования.

Список литературы диссертации автор научной работы: доктора педагогических наук, Казаков, Рустям Хамзич, Москва

1. Айзерман М.А. Классическая механика. - М.: Наука, 1974. - 368 с.

2. Анциферов Л.И., Пищиков И.М. Практикум по методике и технике школьного физического эксперимента. М.: Просвещение, 1984. - 255 с.

3. Аристотель. Физика. М.: Соцэкгиз, 1936. - 192 с.

4. Архипова А.И. Теоретические основы учебно-методического комплекса по физике: Автореф. дисс. докт. пед. наук. М., 1998. - 38 с.

5. Астахов А.В. Курс физики, т. 1. Механика. Кинетическая теория материи. / Под общ. ред. Ю.М. Широкова. М.: Наука, 1977. - 384 с.

6. Астафьев А.К. Эвристическая роль системного подхода // Эвристическая и методологическая функция философии в научном познании / Под ред. Г.А. Подкорытова. Л.: Изд-во Ленингр. Ун-та, 1989. - 160 с.

7. Балаш В.А. Сборник задач по курсу общей физики. М.: Просвещение, 1978.-208 с.

8. Баканина Л.П., Белонучкин В.Е., Козел С.М. Сборник задач по физике. -М.: Вербум-М, 2003. 264 с.

9. Беликов Б.С. Решение задач по физике. Общие методы. М.: Высшая школа, 1986.-278 с.

10. Ю.Безрукова B.C. Словарь нового педагогического мышления. Екатеринбург: Альтернативная педагогика, 1996. — 94 с.

11. Бордовская Н.В., Реан А.А. Педагогика. Учебник для вузов. (Серия «Учебник нового века») СПб.: Питер, 2000. - 304 с.

12. Брунер Дж. Психология познания. М.: Прогресс, 1977. - 412 с.

13. Бунге М. Философия физики. М.: Прогресс, 1975. - 332 с.

14. Вавилов С.И. Исаак Ньютон. М.: Наука, 1989. - 272 с.

15. Ветров А.А. Семиотика и ее основные проблемы. -М.: Политиздат, 1968. -264 с.

16. Выгодский Л.С. Собрание сочинений. Т. 3. М.: Педагогика, 1982.

17. Гальперин П.Я. Развитие исследований по формированию умственных действий // Психологическая наука в СССР. Т. 1. М.,1966.

18. Гальперин П.Я. Введение в психологию. -М.: Изд-во МГУ, 1972. 150 с.

19. Гершензон Е.М., Малов Н.Н. Курс общей физики. Механика. М.: Просвещение, 1987. - 304 с.

20. Гершунский B.C., Березовский В.М. Методологические проблемы стандартизации в образовании // Педагогика. 1993. № 1. С. 27-32 .

21. Гегель Г.В.Ф. Соч. Т.4. Система науки. 4.1. Феноменология духа. М.; Л.; АН СССР, 1959.

22. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Специальность 032200.00 физика. М.: Минобразования Российской Федерации, 2000.

23. Горский Д.П., Нарский И.С. О функциях и структуре диалектической логики как науки. // Философские науки. 1976, № 1, с. 34.

24. Давыдов В.В. Проблемы развивающего обучения. М.: Педагогика, 1986. -240 с.

25. Давыдов В.В. Виды обобщения в обучении. М.: Педагогика, 1972. - 424 с.

26. Диалектика процесса познания / Под ред. М.Н. Алексеева, A.M. Коршунова. М.: Изд-во МГУ, 1985. - 368 с.

27. Дубровский И.М., Егоров Б.В., Рябошапка К.П. Справочник по физике. -Киев: Наукова думка, 1986. 558 с.

28. Дьяченко Л .Я. Организационная структура учебного процесса и ее развитие. М.: Педагогика, 1989. - 160 с.

29. Ефименко В.Ф. Методологические вопросы школьного курса физики. М.: Педагогика, 1976. - 224 с.

30. Журавлев И.К., Зорина Л.Я. Представление об учебном предмете. // Теоретические основы общего среднего образования / Под ред. В.В. Краевского, И.Я. Лернера. М.: Педагогика, 1983.- 352 с.

31. Зайдель А.Н. Ошибки измерения физических величин. Л.: Наука, 1974. -132 с.

32. Задачи по физике / Под ред. О.Я. Савченко. М.: Наука, 1988. - 416 с.

33. Зеер Э.Ф., Шахматова О.Н. Личностно ориентированные технологии профессионального развития специалиста. Екатеринбург: Изд-во Урал. гос. проф.-пед. ун-та, 1999. - 245 с.

34. Зеер Э.Ф. Психология профессии. Екатеринбург: Изд-во Урал. гос. проф.-пед. ун-та, 1997. - 244 с.

35. Зеер Э.Ф. Личностно ориентированное профессиональное образования. -Екатеринбург: Изд-во Урал. гос. проф.-пед. ун-та, 1998. 51 с.

36. Зинченко В.П., Гордон В.М. Методологические проблемы психологического анализа деятельности // Системные исследования. Ежегодник. М.: Наука, 1975.-216 с.

37. Зорина Л.Я. Отражение науки в содержании образования // Теоретические основы общего среднего образования / Под ред. В.В. Краевского, И.Я. Лернера. М.: Педагогика, 1983. - 352 с.

38. Зорина Л.Я. Дидактические основы формирования системности знаний старшеклассников. М.: Педагогика, 1978. - 128 с.

39. Зотов А.Ф. Структура научного мышления. М.: Политиздат, 1973. - 180 с.

40. Зорина Л.Я. Программа — учебник учитель. — Знание, 1989. — 80 с.

41. Ильин Е.П. Мотивация и мотивы. СПб.: Питер, 2000.

42. Иродов И.Е. Задачи по общей физике. М.: Наука, 1979. - 368 с.

43. Иродов И.Е. Волновые процессы. Основные законы. М.-СПб.: Лаборатория базовых знаний, 1999. - 256 с

44. Ишлинский А.Ю. Классическая механика и силы инерции. М.: Наука, 1987.-320 с.

45. Казаков Р.Х. Содержательная модель классической механики в курсе общей физики. // Вестник ТГПИ им. Д.И. Менделеева. ISBN 5-85944-134-7. 2003. № 1, с. 96-106.

46. Казаков Р.Х. Построение курса общей физики на основе понятия состояния физической системы // Преподавание физики в высшей школе. 1999. № 16. -с. 8-9.

47. Казаков Р.Х. Понятие состояния как системообразующее понятие курса физики // Формирование у учащихся теоретических обобщений на уровне понятия при обучении физике. М.: Изд-во МПУ, 2001. - с. 29-33.

48. Казаков Р.Х. Понятие состояния как фактор формирования системного курса классической механики в курсе общей физики // Проблема теоретических обобщений на уровне законов при обучении физике. М.: Изд-во МПУ,2002.-с. 16-17.

49. Казаков Р.Х. Гносеологические и методические факторы построения системного курса общей физики педагогического вуза // Физическое образование в вузах. 2004. (в печати).

50. Казаков Р.Х. Реализация методического принципа генерализации знаний в курсе общей физики педагогического вуза // Проблемы формирования обобщений на уровне теории при обучении физике. М.: Изд-во МГОУ,2003.-с. 31-34.

51. Казаков Р.Х. Системное изложения курса общей физики: Труды 8-ой международной научно-методической конференции "Проблемы многоуровневого образования". Нижний Новгород, 2000. - с. 53-55.

52. Казаков Р.Х. Методическая система обучения общей физике в педагогическом вузе. М.: Изд-во МГОУ (ISBN 5-7017-0560-9), 2003. - 92 с.

53. Казаков Р.Х. Основания ньютоновской механики. Тобольск. Издательство ТГПИ им. Д.И. Менделеева, 2000. - 282 с.

54. Казаков Р.Х. Ньютоновская механика. М.: Высшая школа, 2004.

55. Каленков С.Г., Соломахо Г.И. Практикум по физике. М.: Высшая школа, 1990. - 111 с.

56. Каменецкий С.Е., Орехов В.П. Методика решения задач по физике в средней школе. М.: Просвещение, 1971. - 448 с.

57. Кассандрова О.Н., Матвеев А.Н., Попов В.В. Методика решения задач по молекулярной физике. М.: Изд-во МГУ, 1982. - 192 с.

58. Китель С.П. Учебно-методический комплекс для изучения физики // Физика в школе. 1995, № 5, с. 37.

59. Киттель Ч., Найт У., Рудерман М. Берклеевский курс физики. Механика. -М.: Наука, 1975.-480 с.

60. Кобушкин В.К. Методика решения задач по физике. JL: Изд-во ЛГУ, 1972. - 247 с.

61. Копнин П.В. Гносеологические и логические основы науки. М.: Мысль, 1974.-568 с.

62. Коренев Г.В., Колесов Ю.И., Пиголкина Т.С. Механика / Под ред. Г.В. Коренева. М.: Просвещение, 1972. - 223 с.

63. Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике. М.: Наука, 1980.-208 с.

64. Краевский В.В. Методологические основы построения теории содержания общего среднего образования и ее основные проблемы // Теоретические основы общего среднего образования / Под ред. В.В. Краевского, И.Я. Лерне-ра. М.: Педагогика, 1983.- 352с.

65. Крупская Н.К. Избранные произведения. М.: Просвещение, 1965.

66. Кузнецов Б.Г. От Галилея до Эйнштейна. М.: Наука, 1966. - 518 с.

67. Кумпф Ф., Оруджев 3. Диалектическая логика: Основные принципы и проблемы. М.: Политиздат, 1979. - 286 с.

68. Лабораторные занятия по физике / Под ред. Л.Л. Гольдина. М.: Наука, 1983.-704 с.

69. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т 1. Механика. М.: Наука, 1967.-204 с.

70. Леонтьев А.Н. Избранные психологические произведения в двух томах. -М.: Педагогика, 1983.

71. Лернер И.Я. Понятие фактора и источника формирования содержания образования // Теоретические основы общего среднего образования / Под ред. В.В. Краевского, И.Я. Лернера. М.: Педагогика, 1983.- 352 с.

72. Малинин А.Н. Теоретические модели физики. Липецк: Изд-во ЛГПИ, 1999. - 117 с. - ISBN 5-93072-004-5.

73. Медняк Г.А. Педагогические технологии творческого саморазвития личности студента в процессе педагогической практики. Автореф. дисс. . канд. пед. наук. Тольятти, 2000. 19 с.

74. Материалистическая диалектика как общая теория развития. Диалектика развития научного знания / Под ред. Л.Ф. Ильичева.-М.: Наука, 1982. 464 с.

75. Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм.- М.: Высшая школа, 1983. 463 с.

76. Матвеев А.В. Проблемы разработки курса физики по системе развивающего обучения Эльконина-Давыдова // Вопросы психологии. 2001. № 5. С. 124128.

77. Меркулов И.П. Гипотетико-дедуктивные теории и проблемы анализа диалектики развития знания // Проблемы материалистической диалектики как теории познания. М.: Наука, 1979.

78. Методика преподавания физики в средней школе / Под ред. С.Е. Каменец-кого, JI.A. Ивановой. М.: Просвещение, 1987. - 336 с.

79. Методика преподавания астрономии в средней школе / Под ред. Б.А. Воронцова-Вельяминова, М.М. Дагаева. М.: Просвещение, 1973. - 254 с.

80. Методика решения задач механики / Под ред. А.Н. Матвеева. М.: Изд-во МГУ, 1980. - 160 с.

81. Молобродский Д.Л. Хижнякова Л.С. Преподавание механики. Пособие для учителей. М.: Просвещение, 1973. - 128 с.

82. Мостепаненко М.В. Философия и физическая наука. Л.:Наука,1969.- 240 с.

83. Мултановский В.В. Физические взаимодействия и картина мира в школьном курсе. М.: Просвещение, 1977. -168 с.

84. Наумов А.И. Методические разработки к курсу теоретической физики. Классическая механика. М.: Изд-во МГПИ им. В.И. Ленина, 1986. - 101 с.

85. Низамов И.М. Методологические основы формирования практических умений школьников в процессе решения физических задач: Автореф. дисс. . докт. пед. наук. М., 1990. - 36 с.

86. Новодворская Е.М. Методика проведения упражнений по физике во втузе. -М.: Высшая школа, 1970. 336 с.

87. Окунь Л.Б. Понятие массы (масса, энергия, относительность). // Успехи физических наук. 1989, Т. 158, Вып. 3, с. 511-530.

88. Омельяновский М.Э. Аксиоматика и поиск основополагающих принципов и понятий в физике // Вопросы философии. 1972. № 8.

89. Педагогика. Учебное пособие для студентов. / В.А. Сластенин, И.Ф. Исаев, А.И. Мищенко, Е.Н. Шиянов. М.: Школа-Пресс, 2000. - 512 с.

90. Пейн Г. Физика колебаний и волн. — М.: Мир, 1979. — 389 с.

91. Пиаже Ж. Избранные психологические труды. М.: Просвещение, 1967.

92. Пиаже Ж., Инельдер Б. Память и интеллект. М.: Прогресс, 1969.

93. Поль Р.В. Механика, акустика и учение о теплоте. М.: Госиздат, технико-теоретической литературы, 1957. - 484 с.

94. Повшедшая Ф.В. Теория и практика профессионального самоопределекния будущего учителя в условиях педагогического вуза. Дисс. .д-ра пед. наук. Нижний Новгород, 2002. 426 с.

95. Подласый И.П. Педагогика. В 2 кн. Кн. 1: Общие основы. Процесс обучения. М.: Гуманит. изд. Центр ВЛАДОС, 2001. - 576 с.

96. Психолого-педагогический словарь / Под. Ред. П.И. Пидкасистого. Ростов-на-Дону: Феникс, 1998. - 544 с.

97. Профессиональная педагогика. -М.: Ассоциация «Профессиональное образование», 1997. 512 с.

98. Разумовский В.Г. Развитие творческих способностей учащихся. М.: Просвещение, 1975.

99. Резников Л.И. Содержание учебного курса физики // Совершенствование содержания обучения физике в средней школе. М.: Педагогика, 1978.

100. Розенталь М.М. Принципы диалектической логики. М.: Наука, 1982. -211 с.

101. Рубинштейн С.Л. Основы общей психологии. М.: Педагогика, 1989. -Т.1.-485 е.; Т.2.- 328 с.

102. Рузавин Г.И. Методология научного исследования. М.: Юнити-Дана, 1999.-317 с.

103. Савельев И.В. Курс общей физики. Механика. М.: Наука, 1998. - 336 с.

104. Савельев И.В. Сборник вопросов и задач по общей физике. М.: Наука, 1988.-288 с.

105. Саенко П.Г. Физика 9. - М.: Просвещение, 1990. - 256 с.

106. Свечников Г.А. Причинность и связь состояний в физике. М.: Наука, 1971.-304 с.

107. Свитков Л.П. Методология и логика познания как средство воспитания обучаемых физике. М.: Изд-во Московского педагогического университета, 1998. - 52 с.

108. Свитков Л.П. Принцип единства системы и метода в обучении физике. // Физика в школе. 2001, № 8, с. 28-32.

109. Сборник задач по физике / Под ред. С.М. Козела. М.:Наука, 1990.- 252 с.

110. Сериков В.В. Образование и личность. Теория и практика проектирования педагогических систем. М.: Издательская корпорация «Логос», 1999. — 272 с.

111. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т1. Механика. М.:Наука,1979. - 520с.

112. Сидоренко Е.В. Методы математической обработки в психологии. -СПб.: ООО Речь, 2002. 350 с.

113. Симанов А.Л. Понятие "состояние" как философская категория. Новосибирск: Наука (С.О.), 1982. - 128 с.

114. Сквайре Дж. Практическая физика. М.: Мир, 1971. - 246 с.

115. Сластенин В.А. Формирование личностим учителя советской школы в процессе профессиональной подготовки. -М.: Просвещение, 1976. 160 с.

116. Современный урок физики в средней школе. / Под ред. В.Г. Разумовского и Л.С. Хижняковой. М.: Просвещение, 1983. - 224 с.

117. Старжинский В.П. Понятие "состояние" и его методологическая роль в физике. Минск: Наука и техника, 1979. - 88 с.

118. Стратегия модернизации содержания общего образования / Под ред. А.А. Пинского. ООО «Мир книги», 2001. - 95 с.

119. Степин B.C., Елсуков А.Н. Методы научного познания. Минск: Вы-шэйшая школа, 1974. - 152 с.

120. Степин B.C. Становление научной теории // Содержательные аспекты строения и генезиса теоретических знаний физики. Минск: Изд-во БГУ, 1976.

121. Степин B.C., Томильчик JI.M. Практическая природа познания и методологические проблемы современной физики. Минск: Наука и техника, 1970.- 96 с.

122. Сушкова Ф.Б. Дидактические нормативы состава объяснительной записки// Теоретические основы общего среднего образования / Под ред. В.В. Краевского, И.Я. Лернера. М.: Педагогика, 1983.- 352с.

123. Суорц Кл. Э. Необыкновенная физика обыкновенных явлений. Т1. М.: Наука, 1986.-400 с.

124. Суорц Кл. Э. Необыкновенная физика обыкновенных явлений. Т2. М.: Наука, 1987.-388 с.

125. Талызина Н.Ф. Управление процессом усвоения знаний. М.: Изд-во МГУ, 1984.-345 с.

126. Теоретические основы общего среднего образования / Под ред. В.В. Краевского, И.Я. Лернера. М.: Педагогика, 1983.- 352 с.

127. Тюхтин B.C. Отражение, системы, кибернетика (теория отражения в свете кибернетики и системного подхода). М.: Наука, 1972. - 256 с.

128. Усова А.В. Методические основы реализации новой концепции естественно-научного образования. Челябинск, изд-во ЧИПКРО, 1995. - 38 с.

129. Усова А.В. Формирование учебных умений учащихся // Советская педагогика. 1982. № 1. С. 45-48.

130. Фейнберг Е.Л. Кибернетика, логика, искусство. М.: Радио и связь, Серия "Кибернетика", 1981. - 144 с.

131. Фертрегт М. Основы космонавтики. М.: Просвещение, 1969. - 301 с.

132. Фейнман Р., Лейтон Р, Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Т 1,2. М.: Мир, 1977.-440 с.

133. Фейнман Р., Лейтон Р, Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Т 3,4. -М.: Мир, 1976.-496 с.

134. Фейнман Р., Лейтон Р, Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Т 7. — М.: Мир, 1977.-288 с.

135. Фейнман Р., Лейтон Р, Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Задачи и упражнения с ответами и решениями. М.: Мир, 1978. - 543 с.

136. Филонович С.Р. Судьба классического закона. Прошлое и настоящее закона Кулона // Библиотечка "Квант". Вып. № 79. М.: Наука, 1990.- 240 с.

137. Философский словарь / Под ред. М.М. Розенталя. М.: Политиздат, 1975. - 496 с.

138. Хижнякова Л.С. Введение в методику преподавания физики.Ч1. М.: Изд-во Московского педагогического университета, 1998. - 76 с.

139. Хижнякова Л.С., Синявина А.А. Физика: Учеб. Для 7-8 кл. М.: Вита Пресс, 2000 - ISBN 5-7755-0117-9. - 256 с.

140. Хижнякова Л.С., Синявина А.А. Физика: Учеб. Для 9 кл. М.: Вита Пресс, 2001 - ISBN 5-7755-0221-3. - 288 с. с.

141. Хижнякова Л.С. и др. Программы "Теория и методика обучения физике в общеобразовательных учреждениях". М.: Изд-во МГОУ, 2003. - 20 с.

142. Чекалева Н.В. Теоретические основы учебно-методического обеспечения процесса изучения педагогических дисциплин в педагогическом вузе: Монография. Омск: Изд-во ОмПГУ, 1998. - 168 с.

143. Чертов А.Г. Задачник по физике. М.: Высшая школа, 1981. - 496 с.

144. Чудинов Э.М. Природа научной истины. М.: Политиздат, 1977.- 312 с.

145. Шварц К., Гольдфарб Т. Поиски закономерностей в физическом мире. — М.: Мир, 1977.-358 с.

146. Шубинский B.C. Виды деятельности как источник формирования содержания образования // Теоретические основы общего среднего образования / Под ред. В.В. Краевского, И.Я. Лернера. М.: Педагогика, 1983.- 352с.

147. Эвенчик Э.Е., Шамаш С .Я., Орлов В.А. Методика преподавания физики в средней школе. Механика. М.: Просвещение, 1986. - 240 с.

148. Эйнштейн А. Физика и реальность. М.: Наука, 1965. - 359 с.

149. Яворский Б.М., Пинский А.А. Основы физики. Т 1. — М.: Наука, 1969. — 456 с.