автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Методика изучения астрономических понятий курса физики и астрономии в современной школе на базе новых технологий обучения

Содержание диссертации автор научной статьи: кандидата педагогических наук, Белоозеров, Лена, 1999 год

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ПРЕПОДАВАНИЯ АСТРОНОМИИ В СОВРЕМЕННОЙ

ШКОЛЕ.

§1.1. Место астрономии в системе естественно научного образования.

§1.2. Основные проблемы преподавания астрономии в интегрированном курсе "Физика и астрономиа".

ГЛАВА П. ПСИХОЛОГО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ

АСПЕКТЫ ПРЕПОДАВАНИЯ АСТРОНОМИИ

В СОВРЕМЕННОЙ ШКОЛЕ.

§2Л. О возможности введения астрономических знаний в различных классах.

§2.2. Повышение-зайктересованности в изучении астрономии.

§2.3. Психолого-педагогические аспекты использования компьютерных технологий при обучении астрономии.

ГЛАВА Ш. ИСПОРЛЬЗОВАНИЕ ГЛОБАЛЬНЫХ

КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ ПРИ ИЗУЧЕНИИ

АСТРОНОМИИ.

§3.1. Из опыта использования компьютерных технологий в преподавании естественных наук в американской школе.

§3.2. Использование компьютерных технологий при изучении астрономии.

§3.3 Компьютерная сеть как организатор процесса обучения „7.

ГЛАВА IV. МЕЖДУНАРОДНАЯ ПРОГРАММА

ЭРАТОСФЕН".

§4.1. Эратосфен и определение длины земного меридиана.

§4.2. Организация и проведение наблюдений по программе "Эратосфен".

§4.3. Методическая разработка эксперимента

Определение размеров нашей планеты".

ГЛАВА V. ЧАСТНЫЕ ВОПРОСЫ ПРЕПОДАВАНИЯ АСТРОНОМИИ И ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИЗУЧЕНИЯ

ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК.

§5.1. Проблемы современной астрономии на уроках физики и астрономии.

§5.2. Работа силы тяжести, вторая космическая скорость, понятие черной дыры, критической плотности Вселенной и химический состав атмосфер планет.

Введение диссертации по педагогике, на тему "Методика изучения астрономических понятий курса физики и астрономии в современной школе на базе новых технологий обучения"

Актуальность исследования. В последние годы в преподавании многих предметов естественно-научного цикла наметился кризис. Идет сокращение часов, выделяемое на изучение физики, химии и астрономии. В опубликованном стандарте образования, астрономия вообще исключена как отдельный предмет. В лучшем случае отдельные астрономические вопросы включены в содержание интегрированных курсов физики, естествознания и географии. Все это происходит на фоне резкого падения интереса у учащихся к изучению естественных наук. Падение интереса к естествознанию характерно не только для России, но и Америки и стран Западной Европы.

Если в России выход из положения ищут в поисках оптимального и методически обоснованного подхода в изложении астрономии в интегрированных курсах, то в США, где астрономия исторически не входит в образовательный стандарт, пытаются ввести астрономию в программу образования. Необходимость введения астрономии в образовательный стандарт, определяется не только мировоззренческой ролью астрономии, но и внутренней привлекательностью ее. Изучение естествознания через астрономию — вот лейтмотив работы ученых и педагогов, добивающихся введения астрономии в школах США.

Именно этим определяется разработка и внедрение интегрированных курсов "Физика и астрономия" под редакцией Пинского A.A. и Разумовского В.Г. [76, 77] , "Физика и химия" Гуревича AJE., "Естествознание" под ред. Хрипковой А.Г и др.

В какой мере этот первый опыт интеграции астрономии в физику оказался удачным покажет будущее. Но несомненно одно, что остается актуальной проблема подбора и упорядочения астрономического материала, его логическая связь с соответствующими разделами физики, его методического обеспечения. Причем, подбор этого материала должен осуществляться таким образом, чтобы он был внутренне интересен школьникам, важен с научной точки зрения, позволял бы заинтересовать учеников в изучении смежных предметов и охватывал широкий круг явлений. По этой причине актуальна сама проблема формирования и развития познавательного интереса учащихся к астрономии и естественным наукам.

Большой вклад в методическую разработку школьной астрономии внесли видные российские ученые-педагоги Попов П.И., Куницкий Р.В., Воронцов-Вельяминов Б.А, Радзиевский В.В., Левитан Е.П. и другие. Они на протяжении нескольких десятилетий вели борьбу за сохранение астрономии как самостоятельной дисциплины. И не их вина, что в настоящее время она теряет позиции как предмет школьной программы.

Ряд специалистов считают, что астрономия может сохраниться как отдельный предмет, на различных этапах школьного образования. Такой подход обосновывается и внедряется в жизнь Левитаном Е.П. Возникает новая и актуальная проблема психолого-педагогического обоснования такого подхода и оптимизации содержания курса астрономии.

Перечисленные выше проблемы не затрагивали новых компьютерных технологий, которые стали доступными в последнее время. В американской школе в настоящее время инициирована программа внедрения компьютерной техники и технологий обучения в школьное образование. В России из-за недостатка финансирования аналогичная программа только начинает внедрятся. В последние годы опубликовано значительное число работ, посвященных применению новых информационных технологий обучения физики и астрономии: В.А. Извозчиков, В.В. Лаптев, Ш.Т. Меретуков, М.В. Алексеев, A.B. Смирнов и др. Актуальной задачей является разработка и внедрение компьютерных технологий в образование, в частности, в обучение астрономии.

Таким образом, противоречие между необходимостью введения астрономических знаний и сокращением астрономии как отдельного предмета из школьного курса и недостаточной разработанностью методики введения этих знаний в интегрированные курсы с учетом современных технологий образования, определило актуальность предмета исследования проведенного в диссертационной работе.

Объектом исследования является процесс обучения физике и астрономии в современной общеобразовательной школе.

Предметом исследования является методика преподавания интегрированного курса "Физика и астрономия".

Цель исследования состоит в теоретическом обосновании и разработке методики повышения эффективности преподавания астрономии и курса "Физика и астрономия" при использовании новых компьютерных технологий.

Гипотеза исследования. Использование новых компьютерных технологий, в том числе глобальной компьютерной сети Интернет, позволяет повысить интерес учащихся к изучению астрономии и физики; качество усвоения сложных астрономических понятий; научный уровень содержания курса физики и астрономии.

Исходя из сформулированных целей, гипотезы были определены следующие задачи:

1.—исследовать основные проблемы преподавания астрономии в современной школе; на основе анализа психолого-педагогической и научно-методической литературы по проблеме в различных возрастных группах, определить возможности введения астрономических знаний в различных классах современной школы;

2.— на основе анализа методической литературы установить основы методики использования компьютерных сетей в преподавании и повышении интереса к изучению астрономии; разработать методику использования глобальной сети Интернет в обучении астрономии и физики в современной школе;

3.—экспериментально проверить эффективность разработанной методики.

Методы исследования составляют анализ психолого-педагогической, научно-методической литературы по теме исследования; анализ литературы по истории астрономии, ее взаимосвязи с другими естественными науками, эволюции взглядов на ее преподавание; анализ литературы по использованию компьютерных технологий в обучении астрономии и физики; изучение российского и американского опыта преподавания астрономии в школе; анализ программ и учебников по астрономии, применяемых в школе в различные годы; разработка, проведение и анализ педагогического эксперимента по использованию компьютерных технологий в обучении курса "Физика и астрономия".

Научная новизна исследования состоит в том, что в нем предложена и обоснована методика использования компьютерных глобальных коммуникационных сетей при проведении занятий по физике и астрономии, а также обоснована методика введения новых сложных астрономических понятий в школьный курс "Физика и астрономия".

Теоретическая значимость состоит в обосновании и целесообразности использования глобальных компьютерных телекоммуникационных технологий при проведении занятий по астрономии; разработке методики изучения некоторых астрономических понятий (черная дыра, критическая плотность Вселенной, химический состав атмосфер планет и др.), * включающие проведение школьниками глобального эксперимента.

Практическое значение имеет использование глобальной сети Интернет при проведении международного эксперимента "Эратосфен".

На защиту выносятся:

1. Требования к отбору содержания и форма изложения астрономического материала курса "Физика и астрономия".

2. Основы методики преподавания новых астрономических понятий в курсе физики и астрономии.

3.Методика проведения международного эксперимента школьников "Эратосфен".

Апробация полученных результатов. В период проведения исследования основные результаты докладывались автором и обсуждались: на международной конференции " Международный проект" Космос и одаренность"" - Красноярск-№ Зеленогорск 1997 г.; на съезде Евразийского астрономического общества в 1997 г.; на II Всероссийской научно-практической конференции "Астрономия в системе современного образования" - С. -Петербург, 1998 г.; на научно-методической конференции "Вопросы методики обучения физике в современной школе и подготовки учителя физики" - Москва, МПГУ, 1998 г. Результаты опубликованы в трудах конференций, в журналах: Наука и школа, Преподавание физики в высшей школе, газете "Физика" ; в сети Интернет действует постоянная страничка.

Структура и содержание диссертации: диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы.

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

Выводы главы V.

1. Анализ программ по астрономии и содержания существующих учебников по астрономии для 11-х классов позволил выделить несколько важных научных проблем, изложение которых можно привести к уровню, соответствующему их научной значимости. Среди них: понятие черной дыры, критической массы Вселенной, состав атмосфер различных планет.

2. Перечисленные проблемы могут быть поняты количественно на основе введения понятия второй космической скорости (параболической скорости)

3. Получено выражение для второй космической скорости на основе элементарного расчета работы против силы тяжести.

4. Получены выражения и проанализирован физический смысл понятий черной дыры, критической плотности и проанализированы условия сохранения атмосферы планетами.

5. Показано, что повышенный интерес к проблемам расширения Вселенной, черным дырам, который характерен для современной молодежи не только позволяет, но и делает возможным введение этих сложных понятий в курс физики и астрономии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основе краткого исторического обзора развития естественных наук подтвержден вывод о необходимости введения астрономических знаний в школьную программу.

Показано, что одно из основных противоречий между стабильностью содержания образования и его научным и производственным содержанием может быть разрешено приведением научного образования в соответствие с современным научным познанием.Одной из форм такого соответствия является перемещение акцента в процессе обучения с запоминания и простейших форм обобщения на формирование теоретического мышления посредством раскрытия генетических исходных всеобщих связей, определяющих содержание и структуру учебного материала. Повышение качества обучения астрономии и естествознания в средней школе возможно на пути приближения содержания школьного курса астрономии и физики к основным идеям современного естествознания. Качество обучения астрономии и естествознания возможно повысить на пути оптимизации содержания программного материала по астрономии.

2. Психолого-педагогический анализ развития компьютерных технологий в обучении показал, что они связаны как с интерпсихическими, так и с интра -психическими функциями, т.е. у ученика возникает общение опосредствованное новыми информационными технологиями и "общение" (диалог) с самими информационными технологиями; использование глобальных компьютерных сетей в обучении позволяет существенно расширить и повысить интерес учащихся к обучению.

Среди преимуществ глобальных компьютерных сетей следует отметить их возможность объединения учеников и учителей различных школ, районов и даже государств для обмена информацией и опытом ( например, в сетевое методическое объединение), а также для организации и проведения крупных образовательных проектов. Использование глобальных компьютерных сетей позволяет использовать в образовании весь научный, методический и педагогический потенциал, накопленный в мире и хранящийся на соответствующих сайтах.

3. На основе глобальной компьютерной сети Интернет, разработан эксперимент " Эратосфен", позволяющий школьникам различных школ и стран, объединенных в единый научный коллектив, провести самостоятельно измерения длины земного меридиана. На основе анализа исторических данных показана фундаментальность проблемы измерения длины земного меридиана и возможность использования метода, предложенного Эратосфеном, для организации и проведения измерений длины земного меридиана во время изучения астрономии. Разработана конкретная методика проведения эксперимента "Эратосфен". Показано как ее использовать в процессе обучения астрономии.

Очерчен тот круг межпредметных связей с математикой, географией, историей, интерес к которым может быть инициирован глобальным компьютерным экспериментом "Эратосфен".

Список литературы диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Белоозеров, Лена, Москва

1. Белоозерова Лена "ЭРАТОСФЕН "— международный эксперимент школьников. Физика М.: Первое сентября. 1998, №6, с. 16.

2. Белоозерова Лена "ЭРАТОСФЕН "— международный эксперимент школьников. Физика М.: Первое сентября. 1998,-№7, с. 11

3. Белоозерова Лена, Чаругин В.М. Использование глобальной сети "ИНТЕРНЕТ" в учебном процессе. Вопросы методики обучения физики в современной школе и подготовка учителя физики (Сб. научн. трудов). М.: МПГУ, 1998, с. 105-109.

4. Белоозерова Е., Росс Маклин, Чаругин В.М. Работа силы тяжести, вторая космическая скорость, понятие черной дыры и критической плотности Вселенной.

5. Преподавание физики в высшей школе. 1998, № 14, с.28-35.

6. Белоозерова Л., Баксанский О.Е., Чаругин В.М. Психолого-педагогические аспекты преподавания астрономии в современной школе. Наука и школа, 1999, №1, с. 14-19.

7. Белоозерова Лена, Розгачева И.К. Астрономические корни естествознания и преподаваниеастрономии в школе( исторические аспекты). Первое сентября. 1999, №15.

8. Beloozerov Lena Effects of integrated computer-science curriculum. Proceeding of conference »International project " Space and gifted"». Красноярск Зеленогорск. 1997, Issue 5, р. 96-100.

9. Брунер Дж. Исследование развития позновательной деятельности — М.: Педагогика, 1971 -389 с.

10. С.И. Вавилов," Исаак Ньютон", М.: Наука, 1989.17. 11. Б.А. Воронцов-Вельяминов, "Лаплас". М.: Наука, 1985.18. 1. Выготский Л.С. Собр. Соч., М., 1983, т. 3.

11. Гершунский Б.С. Компьютеризация в сфере образования: проблемы и перспективы. — М., 1987, -264 с.

12. Годфруа Ж. Что такое психология, М., "Мир", 1992.

13. У.АХребенников, "Николай Коперник", М.: Наука, 1982.

14. А.А Гурштейн,Зодиакальные созвездия: у истоков культуры, Наука в России, М.: Наука, 1994, № 5, с. 34-41.

15. Гумницкий Г.К. Потребности и интерес Вопросы психологии, 1968, № 2, с. 8 -15.

16. Давыдов В.В. Виды обобщения в обучении — М.: Педагогика, 1972. 424 с.

17. Додонов Б.И. О сущности интересов и подходе к их исследованию. Советская педагогика, 1971, № 9, с. 7981.

18. А.Н.Еремеева, Ф.А. Цицин, История Астрономии, М.: Московский университет, 1989.

19. Извергин Э.Г. Развитие познавательных возможностей школьника в ходе овладения методомфизического эксперимента: Автореф. Дис. канд. пед. наук — Челябинск, 1975: -19 с.

20. A.B. Засов, Э.В. Кононович "Астрономия. 11" М.: Просвещение, 1993.

21. Ильгунова Н.В. К истории проблемы учебного интереса в советской психологии. — В кн.: Вопросы истории психологии, М., 1969, №352, с. 152188 (Уч. записки МГПИ им.В.И. Ленина).

22. В.Б. Иорданский, О едином ядре древних цивилизаций, Вопросы философии, 1998, № 2, с. 37-49.

23. Калашникова М.Б., Регуш Л.А. Психологические аспекты компьютеризации обучения // Дидактические основы компьютерного обучения. Л., 1989, с. 33-44.

24. Компьютеры в обучении: шведский путь // Информатика и образование 1992, №1, с. 112-117

25. Косидовский, Когда Солнце было богом, М.: Наука, 1991.

26. Ляудис В.Я. Прблемы и задачи психологии компьютерного обучения // Психологические проблемы создания и использования ЭВМ. М., 1985, с.26-28.

27. Левин A.A. Массовые олимпиады и конкурсы как средство воспитания познавательных интересов. — Советская педагогика, 1965, №3, с. 56-61.

28. Левитан Е.П. Звездные сказки. -М.: Линка-Пресс, 1994.

29. Левитан Е.П. О преподавании астрономии. Физика М.: Первое сентября. 1999, № 15, с. 15

30. Левитан Е.П. Твоя Вселенная. М.: Просвещение, 1995

31. Левитан Е.П Методика преподавания астроноимйи

32. Ломов Б.Ф. Научно-технический прогресс и средства умственного развития человека // Психологический журнал. М.,1985, №6, с.8-28.

33. Никитин Ю. В. Интернет в подготовке студентов специальности "Коммерция"// "Информационные технологии в образовании" VII международная конференция-выставка 10-13 февраля 1998 г. М.: "Издательство БИНОМ" 1998, с.25.

34. Марленский А.Д "Основы космонавтики (факультативный курс)" М.: Просвещение, 1985.

35. Морозова Н.Г. Формирование интересов у детей в условиях нормального и аномального и аномального развития: Автореф. Дис. д-ра пед. наук. М., 1967. - 35 с.

36. Машбиц Е.И. Психологопедагогические проблемы компьютеризации обучения. — М. 1988. -192 с.

37. Мезенцев А.Г., Чиненов A.C. Методика использования ресурсов Интернет в преподавании астрономии в школе и вузе // Материалы всероссийской научно-практической конференции" Современная астрономия и методика ее преподавания". СПб. 1997.

38. Мезенцев А.Г., Интернет "ON-LINE@ на уроке — дидактические проблемы// Материалы II всероссийской научно-практической конференции " Астрономия в системе современного образования". СПб. 1998, с. 110114.1994

39. Муромский Л.И., Шуман В.П. Физиологические механизмы интересов и потребностей. —В кн.: Вопросы формирования направленности личности. Владимир, 1973, с. 3-4.

40. Нарыкова И. Компьютерное моделирование в Великобритании // Информатика и образование. 1992 № 3-4, с.116-120.52. "Николай Коперник", М.: Наука, 1973.

41. И.Д. Новиков "Эволюция Вселенной" М.: Наука, 1979.

42. Овчинников О.Ю. Олимпиады по физике как средство развития интереса к предмету и творчества учащихся.: Автореф. Дис. канд. пед. наук. М. 1985.

43. Парматье К. Информатика во французской школе // Информатика и образование 1991, №2, с 111-119.

44. A.B. Перышкин, И.А. Родина "Физика.7" М.: Просвещение, 1989.

45. Пиаже Ж., Инельдер Б. Генезис элементарных логических структур. — М.: Иностранная литература, 1963. -448 с.

46. Пиаже Ж. Избр. Психол. Труды, М., "Просвещение" 1969.

47. Реберт И. Новые информационные технологии в обучении: дидактические проблемы и перспективы использования // Информатика и образование 1991, №4, 18-25.

48. Роберт И.В. Современные информационные технологии //Москва,

49. Роберт И.В. Современные информационные технологии в образовании. М.: "Школа-Пресс", 1994.

50. Рожанский И.Д., Античная наука, М.: Наука, 1989.

51. Рубинштейн С.Л. Основы общей психологии, М.,"Педагогика",1989.

52. Сохор A.M. Логическая структура учебного материала. — М.: Педагогика, 1974. -192 с.

53. Солсо Р. Когнитивная психология, М., "Тривола", 1996.

54. Симонов П.В. Мозг принимает решение. Наука и жизнь, 1974, №11, с.56-61.

55. Симонов П.В. Что такое эмоция ? М.: Наука, 1966 93 с.

56. Симонов П.В. Потребно-информационная теория эмоций Вопросы психологии, 1982, № 6, с. 47-57.

57. Соловейчик C.JI. От интересов к способностям. М.: Знание, 1968.-93 с.

58. Талызина Н.Ф. Теория учения и автоматизации учебного процесса // Психологические проблемы создания и использования ЭВМ. М.,1985, с. 155-157.

59. Турченко В.Н. Научно-техническая революция и революция образования. — М.: Политиздат, 1973, 223.

60. Тихомиров O.k. Информационный век и теория JI.C Выготского, Психологический журнал, №1, 1993.е.?

61. Уваров А.Ю. Новые информационные технологии и реформа образования // Информатика и образование. 1994, № 3 , с.3-15.

62. Физика и астрономия: Проб, учебн. для 8 кл. общеобразоват. учреждений / A.A. Пинский, В.Г. Разумовский, Н.К. Гладышева и др.; под ред. A.A. Пинского, В.Г. Разумовского. М.: Просвещение, 1995. -303 с.

63. Христочевский С.А. Информатизация образования // Информатика и образование 1994, №1, с. 13-19.

64. Шаров Ю.В. Вопросы психологии духовных потребностей личности. — В кн.: Проблемы формирования духовных потребностей личности. —

65. Научные труды (Новосибирский пед. институт, 1970, вып. 47, с. 6 206).

66. Э. Шмутцер, В. Шютц Талилео Галилей", М.: Мир, 1987.

67. Щукина Г.И. Познавательный интерес в учебной деятельности школьника. — М.: Знание, 1972, 30 с.

68. Щукина Г.И. Проблема познавательного интереса в педагогике. —М.: Педагогика, 1975. -351 с.

69. Чаругин В.М., Огурцова Ю.В. Программа STAR, или что может взять наша школа у американской, 1997 Преподавание физики в высшей школе, № 10, с. 6670.

70. Чаругин В.М., Степанова Е.Ю. Учебное пособие по законам небесной механики IX-. М.: Прометей, 1995, -181с.

71. Чаругин В.М., Степанова Е.Ю. Учебные задания по небесной механике. М.: МПГУ им. В.И.Ленина, 1989.

72. Andre Т. Veldhuis G.H. Use of computers by physics and physical tearchers // J. Compt. Based Instact. 1991, v.l8,#4, P. 113-117.86. 6. Bishop J.E. Astronomy Learning and Student Thinking, Mercury, v. 25, №2, 1996, p. 16 23.

73. Black P. How can we improve physics education // Phys. Mag. 1991., V. 13.,# 2, P.99 106.

74. Ciesla e. Computers im Physikunterricht // Pyys.Bl. 1991, V.47, # 7, P 643.

75. Diemer U., Jodl Н/J/ Computer im Praktika //Phys. Bl. 1992, V. 48, #9, P. 739-740.

76. Educational Technology Leadership Summit White Paper. September 26-27*, 1997, Portland, Oregon. Online. Http://whitepaper 1. Htm [1998, Jan. 9].

77. Findlay D., Lamb M.J. // Phys. Education 1993, V. 28, #2, P. 92-96.

78. Harter W.J. // Comput. Phys.1991, V 5, # 4, P 466-478.

79. Hebenstreit J. Computers in Education the Next Step // Education and Computing, 1985, #1, P. 37-43.

80. Hoskin M. Astronomy in Antiquity/ Cambridge Illustrated History Astronomy. 1997, Cambridge University Press, p. 22-47.

81. Kaufman III N.J. Discovering the Universe. Second edition. 1990, New York, W.H. Freeman and Company.

82. Martin R.E., Scadron G., Young R.D. Computers, Physics and the Undergraduate Expirience // Computer Phys. 1991, V. #3.P. 302-310.

83. Pacher P., Mark G., Udvard L., Varga J. Tearching physics by means of computer modeling // Comput. Phys. Commun. 1990, V.61, # 1-2, P.260-266.

84. Picover Clifford A. Black holes (A travelers guide). 1996, USA, John Willey @Son. Inc. -210 p.

85. Simons S.M. The program of education by ahhlication of PC // Front. Educ. Conf., Binghampton, N. York, Oct. 15-17, 1989, Proc. N. York, 1989, P. 274-279.

86. Zeilik Michael Conceptual Astronomy, 1993, USA, John Willey @Son. Inc.

87. Wheeler J. A. A Journey into Gravity and Spacetime. New York: Scientific American Library.