Обучение физике учащихся старшей профильной школы в условиях синергетического подхода

Светич, Елена Геннадьевна

Темы диссертаций по педагогике » Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования)

автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Обучение физике учащихся старшей профильной школы в условиях синергетического подхода

Автореферат

Автор научной работы: Светич, Елена Геннадьевна
Ученая степень: кандидата педагогических наук
Место защиты: Челябинск
Год защиты: 2007
Специальность ВАК РФ: 13.00.02

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Обучение физике учащихся старшей профильной школы в условиях синергетического подхода"

На правах рукописи

□03053 112

СВЕТИМ Елена Геннадьевна

1 5 ФЕВ 200

ОБУЧЕНИЕ ФИЗИКЕ УЧАЩИХСЯ СТАРШЕЙ ПРОФИЛЬНОЙ ШКОЛЫ В УСЛОВИЯХ СИНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОДХОДА

13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания (физика)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Челябинск 2007

003053112

Работа выполнена на кафедре теории и методики обучения физике Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Челябинский государственный педагогический университет»

Научный руководитель: доктор педагогических наук, профессор

Карасова Ирина Степановна

Официальные оппоненты: доктор педагогических наук, профессор

Беликов Владимир Александрович

кандидат физико-математических наук, доцент Пекин Петр Васильевич

Ведущая организация: Омский государственный педагогический

университет

Защита состоится 21 февраля 2007 года в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.295.02 при ГОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет» по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 69, ауд. 439

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки ГОУ ВПО «Челябинского государственного педагогического университета»

Автореферат разослан « января 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор педагогических наук

В .С. Елагина

Общая характеристика работы

Актуальность исследования. Школа в наше время как никогда несет ответственность перед обществом за качество образования выпускника, потому что уровень его общеобразовательной подготовки определяет базис общей культуры человека, стиль его мышления, мировоззрение, духовное развитие. Основные задачи модернизации российского образования (повышение качества, эффективности, доступности) предполагают значительное обновление содержания обучения, приведение его в соответствие с задачами развития общества, страны в целом. Общие тенденции в развитии образования на международном (Болонский процесс), общероссийском (Закон Российской Федерации «Об образовании», Национальная доктрина образования на период до 2010 года) уровнях способствуют разработке концепции развития школьного физического образования, формирующего современное научное мировоззрение. Основу этого мировоззрения, как утверждает Н.В. Шаронова, составляют знания, взгляды и убеждения, диалектическое мышление.

Физика как учебная дисциплина создает предпосылки для развития такого мировоззрения, потому что она определяет мировоззренческий выбор человека (его взгляды и убеждения), способствует формированию способностей успешно решать мировоззренческие проблемы на основе приобретенных знаний, умений и навыков. Из всех структурных элементов знаний: факты, понятия, законы, теории, научная картина мира,только два последних в структуре научного (учебного) познания можно отнести к «общему» и «предельно общему» (Б.М. Кедров, И.В. Кузнецов), поэтому содержание и структуру именно этих понятий можно раскрывать не только на основе фундаментальных предметных (физических) идей, но и философских тоже. Рассматривая эволюцию физических знаний в рамках фундаментальных физических теорий, физической картины мира (механической, электродинамической, квантово-полевой) можно формировать гносеологический и методологический аспекты мировоззрения. Методологические обобщения о материальности, диалектичности и познаваемости окружающего мира позволяют, как показали исследования Н.Е. Важеевской, Г.М. Голина, Л.Я. Зориной, В.Ф. Ефименко, С.Е. Каменецкого, И.С. Карасовой и П.В. Пекина, В.В. Мултановского, В.Г. Разумовского, A.B. Усовой и др., сравнивать и сопоставлять знания разных теорий и картин мира, определять границы их применения, предсказывать направления дальнейшего развития знаний, способствующих формированию нового мировидения и миропонимания реально существующей действительности. Применительно к процессу обучения физике взгляды и убеждения (мировоззренческий компонент образования) можно оценивать при наличии эмоциональной окраски мировоззренческого знания, свидетельствующего о готовности и умении ученика отстаивать свою точку зрения (В.А. Айнштейн, И.С, Добронравова, В.Г. Иванов, E.H. Князева, И.К. Кудрявцев, В.Н. Мощанский, Ю.В. Сенько, Д.С. Чернавский, А.Н Черкасов, О.Р. Шефер). Мировоззренческий аспект работы учителя физики по развитию мышления учащихся, в том числе естественнонаучного, во многом определяется умением оперировать диалектическими противоречиями (Г.А Берулава,

И Л. Ланина, Р.И. Малофеев, Н.С. Пу.рышева,С. А. Старченко, С.А. Суровики-на, A.B. Усова, Н,В. Шаронова)..

Развитие и модернизация школьного физического образования в настоящее время осуществляется по нескольким направлениям, одно из них связано с тем; что в среднюю школу вводится профильное обучение. Значительное количество программ и учебников, которые предлагаются школам, в том числе и по физике, отличаются друг от друга, как по объему, так и по содержанию. Ученики могут выбрать для себя любую программу, соответствующую их индивидуальным запросам, возможностям и способностям. С одной стороны, этот факт свидетельствует о демократизации образовательной системы, с другой стороны, он вскрывает противоречия между новыми, современными тенденциями в ее развитии и инерцией педагогического мышления, противодействующего нововведениям. Чтобы разрешить это противоречие, необходимо выявить существенные черты, закономерности развития содержания образования в условиях профильного обучения, обеспечивающего вариативность образовательной системы (П.И. Пидкасистый, М.С. Бургин, С.Ф. Поляков и др.). Частные вопросы теории и методики обучения физике в условиях вариативного обучения анализируются в работах: В.А. Бетева, И.Л. Беленок, C.B. Бубликова, А.И. Гурьева, Ю.И. Дика, М.Д. Даммер, В.И. Земцовой, H.A. Клещевой, А.Н. Крутского,

A.C. Кондратьева, А.Н. Мансурова, А.Е. Марона, В.А. Петрова, Ю.А. Саурова, Л.В. Тарасова, В.И Тесленко, H.H. Тулькибаевой, Е.В. Оспенникова, A.B. Усовой, A.B. Шаповалова, Т.Н. Шамало, O.A. Яворука и др. Дня старшей профильной школы в предметной области «физика» создано в настоящее время несколько программ, учебников, методических материалов к ним, авторами которых являются: C.B. Громов, Е.М. Гутник, В.А. Касьянов, Г.Я. Мякишев, Н.С. Пурышева и Н.Е. Важеевская, A.A. Пинский и В.Г. Разумовский, A.A. Фадеева, Л.С. Хижнякова и A.A. Синявина, и др.

Вместе с тем, следует отметить, что проблема вариативного обучения актуальным вопросам современной физики продолжает оставаться нерешенной, в частности не раскрыты задачи проектирования не только вариативных элективных курсов для старшей профильной школы, но и методология обобщения фундаментальных физических идей. В настоящее время курс физики старшей школы включает вопросы, которые преимущественно рассматривают явления, происходящие в замкнутых, равновесных и линейных системах. В некоторых примерах, описывающих неравновесные и нелинейные системы (лазер), не раскрываются процессы самоорганизации, происходящие в них. Между тем, именно механизм самоорганизации систем как в неживой, так и в живой природе может изменить взгляды учащихся на сущность современной научной картины мира, которую в школьном обучении целесообразно раскрывать в условиях синергетического подхода. В рамках этого подхода физическое образование можно рассматривать как единую самоорганизующуюся и саморазвивающуюся систему (Н.М. Бергер, В.Г. Виненко, ЛЛ. Зорина, Г.Г. Никифоров, ГЛ. Мякишев, В.А. Орлов, Л.В. Тарасов и др.). Синергетика как междисциплинарное научное направление в педагогике рассматривается в работах: Г.А. Аванесова,

B.И. Аршинова, В.И. Андреева, В.А. Беликова, В.Г. Буданова, Э.В. Гирусова,

В.В. Горбачева, М.Т. Громовой, B.C. Егорова, В.А. Игнатовой, В.В. Маткина, И.С. Стекловой, И.А. Суриной, А.П. Тесленко, Н.М. Таланчука, С.С. Шевелевой, Е.В. Яковлева и др. Исследователи доказывают, что применение синерге-тического подхода в образовании может оказать влияние на процесс интеграции гуманитарного и естественнонаучного знания. Интеграция разных образовательных областей знания, по их мнению, позволит рассматривать окружающий мир в единстве и целостности. Изучение физики в условиях синергетиче-ского подхода предполагает реализацию трех его направлений: синергетика для образования, синергетика в образовании, синергетика образования (В.Г. Буданов). С 70-х годов XX столетия синергетика как междисциплинарное научное направление стала развивать идеи современной научной картины мира на основе трех форм интеллектуального и эмоционального опыта людей: мироощущения, мировосприятия, миропонимания (Дж. Глейк, Дж. Карери, Н.Ю. Климон-тович, С.П. Курдюмов, Е.Н. Князева, Ф. Мун, Г. Николис. Б.Н. Пойзнер, И. Пригожин, А.Д. Урсул, Г. Хакен и др.).

К сожалению, исключительно важные мировоззренческие вопросы, основу которых составляют идеи синергетики, почти не включены в школьные учебники старшей профильной школы, за исключением материала, представленного в учебных пособиях JI.B. Тарасова, В.А. Орлова и Г.Г. Никифорова, рекомендованных для занятий по физике, в том числе на элективных курсах в • старшей профильной школе. Может быть, именно этот факт позволил в содержании физического образования выделить ряд противоречий:

между значимостью идей синергетики для науки, общества, образования и недостаточностью отражения этих идей в содержании курса физики старшей профильной школы;

- между необходимостью формирования современного научного мировоззрения на основе нового мировидения и миропонимания и недостаточностью материала, который мог бы раскрыть эти идеи в школьном курсе физики;

- между современными требованиями к содержанию физического образования, ориентирующими на формирование нового мировйдения и миропонимания у учащихся старшей профильной школы, и недостаточной разработанностью методических путей развития современного научного мировоззрения учащихся.

Выделенные противоречия позволили сформулировать актуальность проблемы исследования: определение условий и направлений реализации си-нергетического подхода в обучении физике учащихся старшей профильной школы. Выше названная проблема обусловила выбор темы исследования «Обучение физике учащихся старшей профильной школы в условиях синер-гетического подхода».

Объект исследования: процесс обучения физике учащихся старшей профильной школы в условиях синергетического подхода.

Предмет исследования: методика реализации синергетического подхода при обучении физике учащихся старшей школы, способствующего формированию современного мировоззрения на основе нового мировидения и миропонимания.

Цель исследования: разработать необходимые и достаточные условия для реализации основных направлений синергетического подхода (синергетика для образования, синергетика в образовании, синергетика образования) при обучении физике учащихся старшей профильной школы.

Гипотеза исследования: формирование современного научного мировоззрения* в процессе обучения физике учащихся старшей профильной школы может быть более результативным, если разработать необходимые и достаточные условия реализации синергетического подхода:

• осуществить выбор стратегии обучения на основе трех направлений - «синергетика для образования», «синергетика в образовании», «синергетика образования»;

. раскрыть дидактические функции подхода (интеграция, фазовые переходы систем различной природы, переход педагогического управления в самоуправление);

• разработать виды деятельности учителя физики по проектированию подхода;

. осуществить выбор организационных форм обучения, на которых реализуется педагогическое управление и самоуправление во взаимодействии. Задачи исследования:

1. Изучить возможности создания условий для выбора вариативного содержания обучения физике учащихся X - XI классов.

2. Обосновать положение о том, что синергетический подход выполняет функции методологического принципа, способствующего формированию научного мировоззрения на основе нового мировидения и миропонимания окружающей действительности.

3. Разработать методику реализации трех направлений синергетического подхода (синергетика для образования, синергетика в образовании, синергетика образования).

4. Разработать виды деятельности учителя по проектированию идей синергетики в профильном физическом образовании.

5. На основе методологического анализа структуры физической картины мира, разработать логический граф структуры и содержания синергетической картины мира.

6. В условиях педагогического эксперимента: 1) проверить положения, сформулированные в гипотезе; 2) осуществить отбор критериев, с помощью которых можно проверить влияние синергетического подхода при обучении физике учащихся старшей профильной школы на процесс формирования у них современного научного мировоззрения (нового мировидения, миропонимания)-

Педагогическое исследование осуществлялось в три этапа: Первый этап (2002 - 2003 гг.) - ориентировочно-ознакомительный. Он связан с анализом педагогической, дидактической, научно-методической, философской литературы, диссертаций и научных публикаций по теме исследования с целью изучения направлений использования синергетического подхода в образовании в целом и в обучении физике в частности.

Второй этап (2003 - 2004 гг.) - подготовительно-поисковый. Проанализированы программы, структура и содержание курсов физики старшей про-

фильной школы, изучена литература, в которой раскрываются основные вопросы синергетики с целью разработки методики реализации синергетического подхода при обучении физике. Определенны возможности использования основных идей и понятий синергетики в структуре и содержании курса физики и на элективных курсах на основе принципа вариативности. Организован и проведен поисковый эксперимент, в ходе которого уточнена методика реализации синергетического подхода в старшей профильной школе.

Третий этап (2004 - 2005 гг.) - экспериментально-аналитический. На данном этапе изучена научно-методическая литература, раскрывающая вопросы формирования мировоззрения учащихся. Разработаны: 1) программы элективных курсов для классов разной профильной направленности: общеобразовательной, гуманитарной и физико-математической; 2) методика проведения обобщающих занятий, включающих основные идеи синергетики. На основе анализа границ применения теорий, законов, изучаемых в школьном курсе физики, формировалось новое мировидение и миропонимание окружающей действительности. Проведена апробация элективных курсов, обобщающих занятий в ходе обучающего эксперимента.

Четвертый этап (2005 — 2007 гг.) - контрольно-обобщающий. Завершен обучающий и осуществлен контрольный эксперименты. Проведена проверка результативности разработанной методики обучения физике. Проверена возможность изучения отдельных понятий синергетики на элективном курсе пред-профильной подготовки (IX класс). Осуществлен анализ результатов данного этапа эксперимента.

Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: 1) теоретический анализ научных трудов в области общей и предметной педагогики, методики обучения физике, психологии, философии, инновационных методов обучения, теории информации и теории графов; 2) анализ нормативных документов для разных образовательных уровней обучения учащихся и содержания физического образования в виде ГОСов, различных программ курсов, в том числе элективных, а также способов организации процесса обучения физике учащихся старшей профильной школы; 3) количественное описание процессов, механизмов использования моделей; 4) педагогический эксперимент (наблюдение, анкетирование, беседа, метод экспертных оценок, контрольные срезы знаний учащихся, тестирование, контроль остаточных знаний); 5) методы математической статистики для подтверждения результатов эксперимента.

Методологическую и теоретическую основу исследования составили:

1. На философском уровне - теория научного познания, ее диалектические методы;

2. На общедидактическом и психолого-дидактическом уровнях — теории развития; самоорганизации; систем; поэтапного развития умственных действий;

3. На частно-дидактическом уровне - концепция конструирования структуры и содержания элективных курсов по физике в старшей профильной школе на основе принципа вариативности; совокупность подходов, способствующих формированию современного мировоззрения.

Научная новизна исследования заключается в том, что:

1. Выявлены и теоретически обоснованы необходимые и достаточные условия для реализации синергетического подхода в обучении физике.

2. Разработана методика вариативного включения трех направлений синергетики (синергетика для образования, синергетика в образовании, синергетика образования) в образовательный процесс по физике старшей профильной школы.

3. Определены этапы проектирования деятельности учителя по реализации идей синергетики в профильном физическом образовании учащихся средней школы.

4. Разработан логический граф структуры и содержания синергетической картины мира.

Теоретическая значимость исследования:

1. Уточнено понятие синергетического подхода как методологического принципа, способствующего формированию нового мировидения и миропонимания (мировоззрения) на основе обобщения и систематизации знаний учащихся о самоорганизующихся системах как в живой, так и в неживой природе.

2. Расширены границы применения принципа вариативности в обучении физике учащихся старшей профильной школы, позволяющего осуществить много-уробневость физического образования в условиях элективного курса, предоставив каждому ученику возможности свободного выбора дополнительной траектории для удовлетворения познавательных потребностей и интереса.

Практическая значимость исследования заключается в том, что разработаны: 1) программы и содержание элективных курсов для классов разного профиля: «Случайность, которая творит мир» (гуманитарный профиль); «В поисках нового мировидения» (физико-математический профиль); «Эволюция физической картины мира: от механической к синергетической» (базовый уровень); 2) рекомендации по методике проведения обобщающих занятий с использованием идей синергетики в форме проблемного семинара, собеседования, занятия в диалоговой форме, в форме творческой мастерской, реализующих идеи личностно ориентированного и индивидуального обучения.

Достоверность и обоснованность полученных результатов исследования обусловлены аргументированным отбором теоретических положений и принципов, отвечающих современным тенденциям развития образования; адекватностью выбранных методов целям и задачам исследования; положительными результатами педагогического эксперимента.

Апробация результатов исследования. Практическая проверка разработанной методики осуществлялась в МОУ гимназии № 10, МОУ лицеи № 31, общеобразовательных средних школах МОУ СОШ № 12 и № 28 города Челябинска.

Основные результаты исследования обсуждались на: 1) Международных научно-практических конференциях (Челябинск, 2005, 2006 гг.); 2) ХП Всероссийской научно-практической конференции по проблеме методологии и методики формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов (Челябинск, 2004, 2005, 2006 гг.); 3) V Всероссийской научно-практической кон-

ференции по проблеме психодидактики высшего и среднего образования (Барнаул, 2004 г.); 4) конференциях по итогам научно-исследовательских работ аспирантов и соискателей ЧГПУ (Челябинск, 2003, 2004гг.); 5) Всероссийской научно-практической конференции по проблеме теоретико-методологических основ совершенствования естественнонаучного и технологического образования в школе и педагогическом вузе (Челябинск, 14 -15 февраля 2005г.); 6) методологических семинарах и заседаниях лаборатории «Молодой ученый» на базе кафедры теории и методики обучения физике ЧГПУ (Челябинск, 2003, 2004, 2005, 2006 гг.). Участие в областном конкурсе на лучшую программу элективного курса для старшей профильной школы (авторская программа «Эволюция физической картины мира: от классической к синергетической» заняла второе призовое место).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Синергетический подход в обучении физике учащихся старшей профильной школы является методологическим принципом, регулирующим вариативный компонент образовательной программы.

2. Реализация синергетического подхода в обучении физике учащихся старшей профильной школы осуществляется по трем направлениям: синергетика для образования, синергетика в образовании, синергетика образования, которые определяют теоретические предпосылки конструирования структуры и содержания программ элективных курсов для классов разного профиля, а также методику проведения обобщающих занятий, включающих вопросы самоорганизации (идеи синергетики) открытых, неравновесных и нелинейных систем.

3. Элективные курсы по проблемам синергетики являются: 1) «надстройкой» профильного учебного предмета (физика) для углубления знаний учащихся о явлениях и законах, включенных в федеральный базисный план; 2) «надстройкой», удовлетворяющей познавательные интересы учащихся классов гуманитарного и общеобразовательного профилей и способствующей развитию мировоззрения учащихся на основе нового мировидения и миропонимания.

4. Деятельность учителя физики по проектированию синергетического подхода в профильном физическом образовании включает четыре этапа: 1) осознание необходимости включения в школьное образование материала по синергетике, способствующего формированию нового мировидения и миропонимания; 2) поиск дидактических средств, способствующих реализации синергетического подхода в обучении физике учащихся старшей профильной школы; 3) разработку способов и форм обобщения знаний и умений учащихся на основе эволюции физической картины мира: от механической к синергетической; 4) разработку программы элективного курса, структура и содержание которого раскрывают идеи самоорганизации открытых, неравновесных и нелинейных систем.

Структура и содержание диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, включающего 201 наименований, 6 приложений. Диссертация содержит 185 страниц основного текста, 16 таблиц, 12 рисунков.

Основное содержание диссертации

Во введении обоснована актуальность исследования; определены цель, объект и предмет исследования; сформулированы гипотеза, задачи и методы исследования; раскрыты научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы; положения, выносимые на защиту; приведены сведения об апробации результатов.

В первой главе «Использование идей синергетики при обучении физике учащихся старшей профильной школы» раскрывается историко-ретроспективный анализ эволюции физической картины мира: от механической к синергетической; анализируется понятийный аппарат синергетики; исследуются три направления реализации синергетического подхода в обучении физике учащихся старшей профильной школы; анализируется переход педагогического управления в самоуправление в условиях синергетического подхода.

Для осуществления первого направления - синергетики для образования разработаны элективные курсы по физике. Согласно принципу вариативности в классах разного профиля (базовом, гуманитарном и физико-математическом) структура знаний по самоорганизации систем выстроена по-разному - на эмпирическом, теоретическом и методологическом уровнях, отличающихся различной глубиной представления идей самоорганизации. Задачей элективных курсов является формирование современного научного мировоззрения на основе нового мировидения и миропонимания окружающей действительности.

В рамках второго направления - синергетики в образовании проанализированы разделы курса физики старшей профильной школы с целью включения в них материала, раскрывающего идеи синергетики, которые позволяют не только расширить границы изучаемых явлений по определенному разделу физики, курсу в целом, но и сопоставить равновесные системы с неравновесными, замкнутые с открытыми, линейные с нелинейными.

Третье направление - синергетика образования характеризует синергетич-ность самого процесса образования, точнее сказать управление им. Учитель, управляя группой учащихся или классом синергетически, пытается перевести эту систему с одного возможного для нее пути развития на другой. Для осуществления этого перехода он воздействует на систему в тот момент, когда она находится в состоянии неустойчивости (вблизи точки бифуркации). Причем это воздействие может быть слабым, но, будучи очень точным, оно может привести систему к кардинальному изменению. Использование синергетического подхода в образовательном процессе по физике не исключает методы прямого и волевого воздействия на систему, вместе с тем он создает условия, при которых пробуждается внутренний мир ученика, усиливается его желание участвовать в самоуправлении, самоорганизации, самообразовании.

Синергетика для описания любых систем (неживых и живых) использует такие понятия как: открытость, неравновесность, нелинейность, упорядоченность, диссипативность, порядок и хаос, бифуркация, флуктуация, аттрактор. Историко-ретроспективный анализ эволюции научной картины мира, в том числе физической, позволил осуществить структурирование синергетической картины мира, определить ее содержательные компоненты (Табл.1). Идеи си-

нергетической картины мира практически не включены в ныне действующие программы (профильный уровень физики) старшей школы, несмотря на то, что они имеют большое значение для описания процессов, идущих в живой и неживой природе. На основе этих идей можно сформировать у школьников новое мировидение и миропонимание (современное научное мировоззрение): 1) слож-ноорганизованным системам нельзя навязывать пути их развития; 2) хаос выступает в качестве созидающего начала; 3) для сложных систем, как правило, существует несколько альтернативных путей развития; 4) целое не равно сумме частей, целое не больше и не меньше суммы частей, оно качественно другое; 5) эффективность управления сложными системами определяется не силой воздействия, а правилами резонансного воздействия; 6) самоорганизация раскрывает закономерности и условия протекания быстрых, лавинообразных процессов.

Во второй главе «Синергетический подход как дидактическое условие обобщения знаний учащихся по физике в старшей профильной школе» на основе анализа структуры и содержания программ по физике в старшей профильной школе с позиции принципа вариативности сделан вывод о том, что изучение физики в условиях синергетического подхода можно осуществить в трех направлениях: синергетика для образования, синергетика в образовании и синергетика образования (Рис. 1).

Синергетика для образования реализуется на элективных курсах разного уровня: теоретическом, методологическом и эмпирическом.

Для классов физико-математического профиля разработан элективный курс «В поисках нового мировидения», задачами которого являются: 1) формирование новой эволюционно-синергетической парадигмы, суть которой определяется фундаментальным единством окружающего мира (неживой и живой природы), глобальным эволюционизмом, универсальностью алгоритма развития на основе самоорганизации; 2) раскрытие сущности важнейших понятий и закономерностей синергетики; 3) формирование научного мировоззрения на основе нелинейного мышления; 4) рассмотрение Вселенной как самоорганизующейся системы. (Теоретический уровень).

Элективный курс «Случайность, которая творит мир» разработан для классов гуманитарного профиля. Курс решает следующие задачи: 1) осуществление историко-ретроспективного анализа развития синергетики как междисциплинарной науки; 2) знакомство учащихся с основными идеями синергетики - науки о самоорганизации живых и неживых систем; 3) раскрытие сущности понятий «случайность», «порядок», «хаос», описывающих процессы самоорганизации; 4) рассмотрение сущности человека как самоорганизующейся системы (на примерах); 5) раскрытие роли случайности в эволюции органического мира; 6) рассмотрение вопросов генной инженерии, последствия ее открытий для развития живой материи. (Эмпирический уровень).

Для классов базового профиля разработан курс «Эволюция физической картины мира: от механической к синергетической». Задачи курса: 1) раскрыть ис-торико-ретроспективный анализ эволюции физической картины мира: от механической к синергетической; 2) сформировать представления у учащихся о совре-

Таблица 1

Логический граф структуры и содержания синергетической картины миры (СКМ)

Основание Ядро Следствие

Базис СКМ

Синергетиче- Факты (СКМ) Понятия Прянцвпы Закономерности

ская синергетики синергетики синергетики Теории Философские

модель синергетики идеи

Открытая, • 1900-Э.Бенар (экс- •самоорга- •неопреде- 1. В открытых системах, • теория диссипа- ■ фундамен-

нерав- перимент по исследо- низация ленности далеких от равновесия тивных структур тальное един-

новесная, ванию конвекционных •диссипация •дополни- возникает эффект согла- ■ теория неравно- ство окружаю-

нелинейная потоков жидкости). •неустойчи- тельности сования. весной термо- щего мира (не-

система. • 1950-Б.П. Белоусов вость •совместно- а Сложные системы динамики живой и живой

(автокаталитические •случай- сти имеют несколько альтер- ■ теория автоволн природы);

реакции). ность •подчинения нативных путей развития. ■ теория фазовых ■ глобальный

. 1952 - АЛьюринг •хаос- ш.Хаос является сози- переходов эволюционизм;

(химические реакции с порядок дающим началом. ■ теория генера- ■ универсаль-

диффузией). •параметры IV. Изменение управляю- ции ность алгорит-

• 1961-Э.Лоренс порядка щих параметров приводит ■ теория самоор- ма развития на

(«эффект бабочки»). •структура к качественному измене- ганизации основе самоор-

• 1969 - Г. Хакен,(ввел •флуктуация нию системы. ■ теория детерми- ганизации.

термин «синергетика», •бифурка- V. Целое не равно сумме нированного

исследовал лазерную ция частей, оно не больше и хаоса

генерацию). •фрактал не меньше этой суммы, теория фракта-

• 1975-Мандельброт •аттрактор оно качественно иное. лов

Б. (разработал теорию VI. Результативность ■ теория самоор-

фракталов). управления синергетиче- ганизованной

1977-И. Пригожин скими системами опреде- критичности

(создает теорию дис- ляется не силой воздейст- ■ теория сложно-

сипативных структур вия, а правилами резо- сти

при изучении неравно- нансного действия • теория аттрак-

весной термодинамики) торов

и л

п р

В Л Е Н И

я р

Е А Л И

и и

с и н

Е Р Г Е Т И

Е С К О Г

п о д

о д

УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ СИНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОДХОДА (СП)

ВЫБОР СТРАТЕГИИ ГСШ

• СИНЕРГЕТИКА ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ

. СИНЕРГЕТИКА ОБРАЗОВАНИЯ

СИНЕРГЕТИКА В ОБРАЗОВАНИИ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИДАКТИЧЕСКИХ _ФУНКЦИЙ (СП)_

ЗЦРТИКЛЛЫ вжпредмет

ИДЯ

ИНТЕГРАЦИЯ.

1=)

ГОРЬрОНТАЛЬНАЯ внутриЙккловая

межпредметная

теоретическая эмпирически,

методологическая

(г) ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ СИСТЕМ

РАЗЛИЧНОЙ ПРИРОДЫ

внутрипредметная

ЬА

ПЕРЕХОД ПЕДАГОГИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ В ¡САМОУПРАВЛЕНИЕ

Характер

{Тип педа^эги- деятельности Характер взаи-

ВС/

/ Ха

ученика (разнообразная, доста* точно свободная творческая, преимущественно самоуправляемая | деятельность)

Рис. 1. Граф логической структуры: направления и условия реализации синергетического подхода в обучении физике

учащихся старшей профильной школы

веского ^правления ¡[Косвенное перспективно« управление)

модействия ученика и учителя (сотворчество, партнерское взаимодействие)

ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ (СП)

ЭЛЕКТИВНЫЕ КУРСЫ (ТЕМАТИКА)

■ Случайность, которая творит мир

■ В поисках нового мировидения

* Эволюция физической картины мира: от механической к синергетической

ОБОБЩАЮЩИЕ ЗАНЯТИЯ (ТЕМАТИКА) -V ■ лаос, порядок, структура

■ Самоорганизация в мире живого

■ Фазовые переходы разной природы

■ Синергетика: порядок и хаос, необходимость и случайность

■ Лазерная генерация

ФОРМЫ ОРГАНИЗАЦИЙ УЧЕБНЫХ ЗА-|_У НЯТИЙ, НА КОТОРЫХ РЕАЛИЗУЮТСЯ ПЕДАГОГИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ И САМОУПРАВЛЕНИЕ

Проблемный семинар Собеседование

Диспут в условиях деловой игры

Творческая мастерская

Занятия на основе диалоговой формы

обучения

менной научной картине мира (синергетической); 3) продолжить формирование у учащихся роли физики в жизни живых систем, общества в целом, ее влияние на развитие техники, на возникновение и решение экологических проблем; 4) развить у учащихся нелинейное мышление в процессе рассмотрения эволюции научной картины мира; 5) продолжить формирование основных компонентов современного научного мировоззрения на основе знаний, взглядов и убеждений, диалектического мышления; 6) раскрыть роль общенаучных методов эмпирического и теоретического исследования окружающего мира; 7) развить познавательный интерес у учащихся к изучению вопросов эволюции научной картины мира. (Методологический уровень).

Выше названые элективные курсы по проблемам синергетики являются: 1) «надстройкой» профильного учебного предмета (физика) для углубления знаний учащихся о явлениях и законах, включенных в федеральный базисный план; 2) «надстройкой», удовлетворяющей познавательные интересы учащихся классов гуманитарного и общеобразовательного профилей, способствующей развитию мировоззрения учащихся на основе нового мировидения и миропонимания.

Синергетика в образовании реализуется через введение в отдельные темы курса физики старшей школы дополнительного материала по фазовым переходам систем разной природы - открытых, неравновесных, нелинейных (Табл. 2).

Таблица 2

Согласованное рассмотрение явлений, процессов, происходящих в замкнутых и открытых системах

№ п/п Разделы, темы, вопросы курса физики, описывающие процессы в замкнутых системах Разделы, темы, вопросы курса физики, описывающие процессы в открытых системах

I МЕХАНИКА

Динамика материальной точки

1 Основная идея: простые динамические, строго детерминированные системы с небольшим числом степеней свободы подчиняются однозначным законам динамики Основная идея: хаос детерминирован, т.е. строго определен законами динамики. В динамических системах возможны сложные непредсказуемые случайные явления, от которых нельзя избавиться, уточнив начальные условия или увеличив число возможных воздействий на систему.

2 Механические колебания и волны. Колебания обычного маятника без затухания (линейный гармонический осциллятор, его траектория движения - эллипс). Для такого маятника выполняется закон: - к ^ и Хаотические колебания в ^Ш/ простых нелинейных 1 системах. Пример:

/М/////////У/// 1-Движение шарика в Рис. 2 системе, разделенных невесомым барьером (рис.2). Когда подставка качается, то шарики имеют два состояния равновесия. Если подставка начнет колебаться с большой амплитудой, ша-

1 2 3

то2 тсог , -+--х = const 2 2 Основная идея: разовые колебания, независимо от начальных условий, заканчиваются в одной точке, которая соответствует положению равновесия. . рики начнут беспорядочно перепрыгивать из одной ямы в другую. Таким образом, периодическое воздействие с определенной частотой вызывает беспорядочные колебания. Основная идея: для неустойчивых систем задача из разряда динамических переходит в класс статистических. Движение таких систем описывают с помощью фазового пространства, фазовых траекторий и аттракторов. 2. Автоколебательные движения маятника часов соответствуют аттракторам, которые называются «предельным циклом». Малы начальные амплитуды колебаний постепенно нарастают, а если эта амплитуда велика, то она постепенно уменьшается пока не установится стационарное состояние. Образование странного аттрактора (аналогия динамическому хаосу — складывание плоских фазовых траекторий эквивалентно перемешиванию теста пекарем). Основная идея: хаотическая система сама порождает случайность, поэтому задачи классической механики (цитадели детерминизма) в действительности должны быть статистическими. Все законы классической механики представляют математическую идеализацию. В классической механике ошибки в эксперименте имели случайный характер. Считалось, что их можно сделать сколь угодно малыми и пренебречь ими. Между тем, ошибки неизбежны, потому что случайность и хаос - неотъемлемое свойства любой системы. Поэтому детерминизм необходимо сменить на статистическую вероятность.

3 Гидродинамика Движение жидкостей и газов Турбулентное движение Основная идея\ внутренне трение создает циркулирующие потоки. Гидродинамика Образование ячеек Бенара Реакция Белоусова - Жаботинского Основная идея: перепад температур в системах, достигнув критического значения, приводит к возникновению конвекционных потоков, образующих регулярную структуру, различной конфигурации (например, «пчелиные соты» в ячейках Бенара).

и МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

Термодинамический подход к изучению термодинамических систем-

Основная идея: в равновесном состоянии молекулы (гип-ноны) существуют Основная идея: 1) на всех уровнях микроструктурной организации условием и источником возникновения «порядка» может стать неустойчивость

1 2 3

независимо друг от друга, как бы «не замечают других» частиц. Они «видят» только своих соседей и «общаются» только с ними. Поэтому, говорят иногда, в равновесии материя слепа (М.А. Можейко) (возникновения «порядка из хаоса»); 2) в неравновесном состоянии самопроизвольно зарождается упорядоченность (самопроизвольная самоорганизация материи); 3) только сложные системы способны к самоорганизации. Изменения, происходящие на микроуровне, приводят к усложнению пространственной структуры на макроуровне (неустойчивости Бенара, Тейлора, Белоусова-Жаботинского); 4) в неравновесных системах каждая точка среды является источником и стоком энергии, иными словами, система обменивается энер-гией с внешней средой. Такие системы называются открытыми; 5) самоорганизация объясняется явлением «кооперации» молекул. В неравновесном состоянии они начинают коррелировать. Вдали от равновесия каждая частица как бы видит систему в целом. Например, вдали от равновесия химические реакции начинают «чувствовать» время, распознавать информацию, различать прошлое и будущее, правую и левую стороны. Они, т.е. реакции, могут образовывать за счет самоорганизации мозаичные картины (структуры).

111 ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

Электромагнитные колебания ■ колебательное движение в колебательных системах, свободные колебания в идеальных колебательных системах; сложение гармонических колебаний; генерирование электромагнитных колебаний.

5 Основная идея: согласно принципу суперпозиции электромагнитные колебания можно складывать. В результате сложения получается снова периодические колебания или колебания более сложной конфигурации Генерирование хаотических электрических колебаний. Оборудование: резистор на 200 Ом, катушка индуктивности на 100мкГн, генератор синусоидального сигнала с частотой 2 МГц и напряжением в несколько вольт, осциллограф. I X Условия работы: на одну пару ^ М пластин осциллографа подается 0 Т—входное напряжение генератора; I < кос- на ВТ0РУЮ - выходное напряже--V- цилло- ние А графу цепи. Вначале подается и=0,1В. /Л На выходе возникнут синусои-' ■ ► дальные колебания той же частоты, на экране осциллографа возникает эллипс. При увеличении и <=>(1-2В) устройство генерирует сигнал с двумя разными частотами. Дальнейшее увеличение напряжения может привести к ситуации,

1 2 3

когда на экране осциллографа появится странный аттрактор (половина его). Основная идея: источником хаотического поведения электрических колебаний системы служит диод, обладающий нелинейным сопротивлением. В данной цепи катушка индук-тивности получает один набор сигналов от входного генератора, а диод - другой. Если последовательность этих сигналов и время их появления периодические, то устройство генерирует периодические сигналы («правильные»). Если последовательность подачи сигналов нарушить, то образуется хаос. В динамике можно услышать «динамику хаоса» (громкий свист).

[V КВАНТОВАЯ ФИЗИКА

Физика атома Вынужденные излучения Лазеры, их применение в технике

6 Основная идея: нелазерная оптика, является линейной. Распространение световых волн описывается линейными дифференциальными уравнениями. Принцип суперпозиции волн справедлив только в области линейной оптики. Лазеры позволяют получить световые волны с напряженностью поля почти такой же, как и напряженность микроскопического поля в атомах. В случае лазера нарушается принцип суперпозиции. Волны распространяются в среде, оказывают влияние друг на друга. При этом возникают нелинейные процессы. Процессы самоорганизации в лазере. Лазер - генератор электромагнитных волн. Условия работы: использование вынужденного излучения атомов в активной среде. некогерентная накачка ^ к \ лазерный пучок III — (когеРентныйсвет) Тепло зеркало полупрозрачное зеркало • • • Оборудование: лампа, активное вещество, два зеркала (открытый оптический генератор), одно зеркало полупрозрачное. Основная идея: в оптическом резонаторе образуется стоячая электромагнитная волна. Причина ее появления - проявление кооперативного эффекта: при достижении критического порога, когда число возбужденных атомов, излучающие фотоны, велико, акты «испускания фотонов» становятся коррелированными. Здесь имеют место фазовые переходы в системах далеких от состояния равновесия.

Синергетика образования реализуются в таких формах и методах обучения, которые предполагают субъект-субъектные отношения между учителем и учеником: проблемный семинар, лекция, творческая мастерская, собеседование, занятия

на основе диалога. В приведенном ниже примере (фрагменте занятия в диалоговой форме) показано, как можно формировать у учащихся вариативное мышление (компонент диалектического мышления) при анализе понятий «необходимое» и «случайное». Учитель, управляя познавательной деятельностью учеников не силой своего воздействия, а резонансными, «точечными» действиями в определенный момент времени (в точках бифуркации), формирует у них современное научное мировоззрение.

Содержание диалога (фрагмент) Ученик А: Я разочарован в физике, она настолько далека от реальности, что превратилась или в идеальную теорию, оторванную от жизни, или в догму, потому что знакомит нас только с однозначными закономерностями Ученик В: Я того же мнения. Можно только удивляться тому, что во все времена человеку приходилось сталкиваться со случайностями, но ученые старались не замечать этого. Во всяком случае, вероятность долгое время связывали только с азартными играми.

Ученик С: Хотелось бы возразить. Нас знакомили с элементами статистической вероятности в молекулярной физике, квантовой химии. Но мне кажется, у нас сложилось уже догматическое мышление в механике,, поэтому современные представления как бы ложатся на не подготовленную почву. Может быть, потому что наше мышление не невероятностное?

Ученик А: А что такое вероятностное мышление? Как оно нам поможет разобраться в вероятностных закономерностях?

Учитель: Как не .грустно слышать Ваши категоричные суждения, но надо признать, что в них есть правда и в какой-то мере «горькая». Глубоко осознать смысл законов физики можно только тогда, когда Вы сможете понять диалектику необходимого и случайного. Именно она каждому из Вас поможет развить у себя вероятностное мышление.

Ученик В ■ Чтобы его развить у себя надо знать что это такое?

Ученик А: Можно я попробую ответить на вопрос так, как я его понимаю. Видимо, человек, обладающий вероятностным мышлением, умеет ориентироваться на многовариантность. Он готов к поиску оптимальных путей, понимая границы (ограниченность) рассматриваемого явления.

Учитель: Дополню. Необходимо правильно относиться к случайному, понимать не только его отрицательную, но и положительную роль.

Ученик Д: А мне нравятся однозначные задачи, определенная четкость в законах, которые линейно связывают величины (законы динамики, законы электродинамики). Разве они оторваны от жизни? Их практическое применение никто не будет отрицать

Ученик А: Это так, но ограничения для всех законов существуют, (замкнутая система, равновесная, необратимая). На самом деле природа, да и человек как часть природы, как мы знаем из биологии, - это системы незамкнутые, открытые. Какие же законы в них действуют? Будет ли однозначность абсолютной?

Ученик С: Мне пришла в голову такая мысль. Все сказки формируют у маленьких детей зачатки вероятностного мышления. Помните как у А.С.Пушкина «сказка ложь, дав ней намек...» или «и я там был мед, пивопил, поусамтекпо, авротне попало...», «иди туда - не знаю куда, найди то - не знаю что...». В этих словах

настоящая диалектика: так, да не так; в какой-то степени, правда, а может выдумка, игра Эти сказки ребенок понимает, он им верит, он в них как рыба в воде. Приходит ребенок в школу

Ученик В: Можно я скажу, что бывает дальше Ученика начинают учить формальной логике: «не сказав «А», нельзя говорить «Б», а за «Б» следует «В»...

Ученик Д: А мне нравится, когда все определенно. Как можно решать физическую задачу, если не знаешь алгоритмов. А алгоритм любой построен на законах формальной логики.

Учитель: Законы формальной логики устанавливают причинно-следственные связи. В любой науке они существуют, и игнорировать их совсем нельзя Но, если их абсолютизировать, то можно сформировать несуществующие представления об окружающем мире Где все однозначно определено, где выполняются жесткие прогнозы, хотя на самом деле мы постоянно сталкиваемся с противоречиями, со сложными связями - вероятностными, многовариантными

Ученик А: Значит, я был прав, надо совсем изменить школьную программу по физике

Учитель: Думаю, что начинать надо не с этого Формировать вероятностное мышление можно в рамках существующих программ двумя путями. Первый, преодолеть разобщенность учебных предметов Раскрыть диалектику необходимого и случайного помогут■ вероятностный характер химических реакций, вероятностная природа электронных облаков в атомах (на уроках химии), вероятностная сущность естественного отбора, законов Менделя, мутаций (на уроках биологии), фазовые переходы в открытых, неравновесных системах (на уроках физики). Учителя физики, химии, биологии должны демонстрировать общий принцип природы - фундаментальность вероятностных закономерностей Именно они выражают сущность диалектики необходимого и случайного. Второй путь• вероятностное, нелинейное мышление можно формировать с помощью нового междисциплинарного научного направления - синергетики.

Муниципальные образовательные учреждения в соответствии с принципом вариативности имеют право по собственному усмотрению выбирать региональный компонент обучения учащихся X - XI классов, а также определять обязательные учебные предметы по выбору для их изучения на элективных курсах. Однако, чтобы реализовать, например, идеи синергетики в школьном обучении, учитель физики должен не только осознать необходимость их включения в тематическое планирование по физике и найти дидактические средства обучения учащихся старшей профильной школы, но и разработать способы и формы обобщения знаний и умений, раскрыв идеи самоорганизации открытых, неравновесных и нелинейных систем на основе эволюции физической картины мира (от механической к синергети-ческой), как на обобщающих занятиях, так и на элективных курсах.

В третьей главе «Педагогический эксперимент, его задачи, методика проведения» описываются этапы проведения, критерии и показатели отслеживания результативности использования синергетического подхода при обучении физике учащихся старшей профильной школы, результаты педагогического эксперимента по проверке гипотезы, выдвинутой в работе. В ходе педагогического эксперимента осуществлялась качественная и количественная интерпретация полученных результатов, позволившая сформулировать основные выводы исследования (Табл. 3).

Этапы, вилы, задачи педагогического эксперимента, выводы

Таблица 3

экспери-

1. Виды мента

2. Экспериментальная база

3. Методы исследования

Задачи эксперимента

Критерии, показатели оценки результативности об\ченин

Выводы

1. Констатирующий

2 МОУ СОШ № 28 г Челябинска (2002 - 2003 уч г), 204 ученика

3 Анкетирование, тестирование, беседы с учителями и учащимися, наблюдение и анализ работ

Изучение состояния проблемы развития профильного физического образования в старшей школе, с целью выделения вариативных компонентов содерлания об)чення,

Методологичес кое осмысление структуры и содержания )чебного материала курса физики X - XI классов. . Проведение исследований по изучению мотивации учения школьников, уровневой самоорганизации, уровней об> ценности учашихся физике.

Разработка и апробация обобщающего занятия с использованием идей синергетики

Критерии

• Мотив учения

• Способность к саморазвитию и самообразован ию

• Качество усвоения знаний -когнитивный компонент мировоззрения

Показатели

1 Познавательные, ответственные, престижные, отрицательные мотивы

2 Уровни способности - ниже среднего, средний, выше среднего, высокий

3 Степень об>ченности учащихся (СОУ)

Kvpc физики старшей про фильной школы nocrpoet так, что преимущественн знакомит учащихся с явле ниячи и процессами, пропс ходящими в замкнутых, рав новесных, и линейных снслс мах,

. Достигнутый уровень сф» мированности таких показ телей как саморазвитие, с мообразование, а так же ур вень сформированное™ те ретического обобщения н позволяет учащимся глубок осознать границы примек ния знаний, научиться сои > тавлять знания разной при ды, обобщать знания по и существенным признакам

I I. Поисковый

',2 МОУ СОШ №28 г Челябинска (2003 - 2004 уч . г), 40 учащихся 3 Экспериментальное препода-\ вание элективного курса, опытная проверка результативности усвое-■ ния новых для учащихся синер-гетических понятий. анализ сфор мированности отдельных компонентов современного научного мировоззрения, беседа наблюдение, анапн рсз)Л1.та-тов, использова-. нио методов поэлементного по-

. Разработка структуры и содержания, программы элективного ку рса, реализу ющего идеи синергетики (теории самоорганизации), . Апробация нового курса,

Критерий

Качество усвоения понятий Показатели

Содержание понятия, обьем понятия, связи и отношения с другими понятиями ] Коэффициенты

| 1 Коэффициент полноты усвое-

Проверка качества! ния понятия (элемента знания), усвоения некоторых си-. 2 Коэффициент успешности ов-нергетических понятий, ладения операциями составляющих основ) - Компоненты сформированное™ нового чировидения, мировоззрения . Проверка влияния | I Знания, формирующие новое материала элективного ] мировидение 1 курса на развитие со- ■ 2 Взпяды и чбеждения о том.

временного мировоз-¡зрения,

¡. В соответствии с ме-¡ тодозогическнч анали-; íom струкпрных

онерационного анализа

что в неживых и живых системах действ) ют сходные закономерности (самоорганизация) | Диалектическое мышление понимание тою, что единство ментов знания, осчше-', приролы основано на единстве ствлена генерализация ; и борьбе противоположностей | содержания учебною! (например, постоянная смена 1 м.периала на основе! закономерностей линейных и | физических картин ми- | нелинейных, появление равно-I ра I весных и неравновесных снсгем 1 и т д )_

. Учащиеся старшей школ| успешно усвоили синергети ческие понятия, , Методика формировани основного понятийного апп ратз синергетики может быт бо lee результативной, есл цели содержание и технол гия обччения будут способс воьать развитию нового mi ровидения и миропоннмани окружающей действилелмк сти

. Стр\кт)ра и содержат программы )лектинною ку са требует пересмотра и ко рекции применительно классам рлною профиля. . Основные вопросы еннерг лики целесообразно включа не ю и.ко в про! рамсп шшьно разработанного эле тивного курса, но и на обо шаюшие занятия но отдел ным разделам к\рса физики

Ill

|.Об\ чаюшнй

2 МОУ СОШ № 28. МОУ лицей № 31, МОУ гимназия № 10, (2004 - 2006 уч гт >, 90 учащих-| ся

Сравнительный анализ результатов

выполнения контрольных работ в классах и экспериментальных классов, анализ выполнения контрольных заданий мировоззренческого характера, анкетирование._

тестирование

Разработка и апробация обобщающих занятий по отдельным разделам курса физики старшей школа с включением вопросов синергетики,

. Разработка программ и содержания элективных курсов для классов общеобразовательных, гуманитарных, физико-математических, . Проведение занятий элективного курса разного профиля,

• Разработка про-блемнмх вопросов

I Критерий, компоненты '1 Мотивация и личностный ¡смысл учения ¡2 Сформированное™ мировоззрения (по Н В Шароновой )

- лития

- взгляды и \ бсмсдспия,

- оишектическое 'мышление

Показатели

¡1 Уровни осознания лич-I ностного смысла учения в | классах разного профиля 2 Уровни мировоззрения в соответствии с критериями (компонентами) Знания

I уровень - воспроизведение,

И уровень - применение без философской термн-

Продолженне табл 3

•Материал программы элективного курса, содержащий идеи синергетики, формирует \ учашнхея современное научное мировоззрение

1 )сложноорганизованным системам нельзя навязывать пути их развития, в них действуют процессы самоорганизации,

2) хаос является созидающим началом,

3)в сложных системах нарушается принцип суперпозиции,

4)сюжные системы в фазовых переходах имеют несколько путей развития,

5)реэультативность развития сложных систем определяется не силон воздействия, а условияуш точного резонансною воздействия

. Решение проблемы (обучение физике учащихся старшей профильной школы в условиях синергетнческого подхода) требует разностороннего и обобщенного методологического осмысления учебного материала, как- для специально оргашио-ванных занятий на лектнвноч курсе, дтя

и зал.шии для методологического осмысления идей синергетики. . Изучение влияния учебногч» материала элективно^ курса на формирование мировоззрения учащихся, . Изучение мотивации учения и личностного смысла учения

111 уровень - применение с использованием философского положения

Втяды и \-6еждсиия

I уровень - уверенность в истинности знания,

II уровень - готовность отстаивать свои взгляды,

III уровень - применение знаний при наличии препятствий

Jl4au'Kmu4L\hoe иыиае-

■ нис

I Работа с противоречиями

II уровень - «и - и»,

! Н уровень - «и - и», «ни -

j ни»,

I Ш уровенч - «и - и«, «ни -ни» одновременно

группы интересующихся учащихся, так и для старшеклассников на обобщающих занятиях, систематизирующих их линия о законах, явлениях происходящих не только в равновесных замкнутых системах, но и в открытых неравновесных и нелинейных которые подчиняются принципам синергетики

. Програх1мы элективных курсов для разных профильных классов должны быть откорректированы

1) в классах физико-матемагического профиля на элективном курсе «В кошках нового мировндения» целесообразно подробно рассматривать понятийный аппарат синергетики, ее принципы, законы На основании их вскрывать лиалектичеемк' проишоречия между системами ичкиу-тычи и открытыми рдьновесными и неравновесными,

2) в классах гуманитарных на ^¡ектпвноч курсе «Случайность, которая твориг чшр-главное внимание целесообразно уделип. роли случайности, >ачса и порядка при описании некоторый сномс?в жпных н не! живых систем На конкретных примерах 1 связи физики с биологией астрономии"! | формировать новое миропонимание

! 3} в классах обгцеооразовагельных реали-

1. Контрольный

2. МОУ СОШ № 12, МОУ гимназия № 10 г Челябинска, (2006 - 2007 уч. гг.), 50 учащихся

3. Анкетирование, тестирование, наблюдение, беседы с учителями и учащимися, анализ работ

• Проверка влияния обобщающего повторения с включением вопросов синергетики на развитие нового мировидения и миропонимания,

Проверка возможности включения вопросов синергетики в элективный курс предпроф ильной подготовки для учащихся IX класса;

Проверка интереса школьников к проблемам синергетики

Критерии-

1 Изучение эмоционального отношения учащихся к физике после занятий на элективном курсе

2 Качество усвоения вопросов мировоззренческого характера

Показатели

1, Отношение учащихся к учебному предмету «физика», к элективному курсу (хорошие, полезные, умные, деятельные, интересные, необходимые, легкие, активные, желательные, заним ателъные)

2 Влияние обобщающего повторения в условиях синергетического подхода на формирование нового мировидения и миропонимания окружающей действительности

• На обобщающих занятиях курса физики (XI класс) целесообразно раскрыть идеи синерге-тической картины при анализе эволюции физической картины мира' от механической к синерге-тической;

. Идеи синергетики можно включать в программу элективного курса предпрофильной подготовки (IX класс). Программу этого курса целесообразно строить на основе фактов, явлений, процессов, раскрывающих идеи синергетики, как в неживых, так и в живых системах

Данные, приведенные на рисунке 2, свидетельствует о том, что к началу обучающего эксперимента уровни осознанности личностного смысла учения, приоритеты внутренней и внешней мотивации учения у учащихся экспериментальных групп разного профиля (общеобразовательного, гуманитарного, физико-математического) были примерно одинаковыми.

Результаты, представленные на рисунке 3 об усвоении понятий синергетики школьниками экспериментальной группы, убедительно свидетельствуют о том, что учащиеся даже общеобразовательных классов способны усвоить основные понятия синергетики, поэтому их можно включать в курс физики старшей школы. Некоторые понятия синергетики, такие как «открытая система», «хаос и порядок», «самоорганизация», известны учащимся из биологии, химии. Для проверки уровня сформированное™ мировоззрения, учащимся экспериментальной и контрольной групп (МОУ СОШ № 28) предложены разноуровневые задания. Учащиеся экспериментальной группы вопросы мировоззренческого характера изучали на занятиях элективного курса, а учащиеся контрольной группы - на обобщающих занятиях по эволюции физической картины мира. Результаты, проведенного эксперимента, убедительно свидетельствуют о том, что целенаправленная работа по формированию нового мировидения на занятиях элективного курса оказалась более результативной (рис.4).

Результаты педагогического эксперимента

Рис.2 Данные об уровнях осознания личностного смысле учения Рис.3 Данные об усвоении понятий синергетики учащимися экспс-

учащнмися классов разного профиля (констатирующий эксперимент) рименгсшьной группы {поисковый эксперимент МОУ СОШ № 28)

Рис. 4 Данные о сформированное™ разноуровневых компонентов Рис'5 Результаты выполнения заданий контрольного теста среди

мировоззрения у учащихся XI классов МОУ COtll № 28 учащихся XI класса физико-математического лицея

(обучающий эксперимент) (обучающий эксперимент)

Учащимся физико-математического лицея (№ 31) после занятий на элек-.тивном курсе, предложены контрольные разноуровневые задания. Результаты их выполнения представлены на рисунке 5. Они свидетельствуют о том;* что с заданиями школьники справились хорошо. Около 40 % учащихся, из числа опрошенных, затруднялись в ответах на вопросы: 3) механизм перехода от хаоса к порядку; 6) характерные признаки неустойчивости системы; 8) чем отличается самоорганизация в неживых системах от самоорганизации в живых системах (приведите примеры).

Таблица 4

Эмоциональное отношение учащихся к вопросам, изученным на элективном курсе

Выделенные признаки; характерные вопросы Очень... Не очень...

Хорошие 87,5 12,5

Полезные 91,7 8,3

Умные 95,8 4,2

Дельные 79,2 8,3

Интересные 87,5 12,5 •

Необходимые 87,5 12,5

Легкие 37,5 58,3

Активные 62,5 33,3

Желательные 75 20,8

Занимательные 75 16,7

В таблице 4, приведены данные об эмоциональном отношении учащихся (МОУ гимназия № 10) к вопросам, раскрывающим идеи синергетики. Приведенные данные свидетельствуют о том, что материал, включенный в элективный курс предпрофильной подготовки, вызвал у учащихся интерес. Результаты обучающего этапа эксперимента в целом подтвердили гипотезу исследования.

В заключение подводятся итоги, обсуждаются результаты, перспективы дальнейшего исследования.

В приложениях приведены: программа элективного курса «Эволюция физической картины мира: от механической к синергетической»; содержание анкет, тестов, контрольных разноуровневых заданий.

Основные результаты исследования

1. Синергетический подход в обучении физике учащихся старшей профильной школы является методологическим принципом, позволяющим реализовать вариативный компонент образовательной программы, способствующей формированию научного мировоззрения на основе нового мировидения и миропонимания.

2. Разработаны необходимые и достаточные условия реализации синергетическо-го подхода (СП):

• Необходимые условия: 1) выбор стратегии реализации трех направлений СП (синергетика для образования, синергетика в образовании, синергетика образования); 2) определение дидактических функций СП (интеграция, фазовые переходы

систем различной природы, переход педагогического управления в самоуправление).

• Достаточные условия: 1) определение видов деятельности учителя физики по проектированию СП (осознание необходимости включения в школьное образование материала по синергетике, способствует формированию нового мировидения и миропонимания; поиск дидактических средств обучения физике учащихся старшей профильной школы; разработка способов и форм обобщения знаний и умений учащихся на основе эволюции физической картины мира: от механической к синергетической; конструирование программы, структуры и содержания элективного курса, раскрывающего идеи самоорганизации открытых, неравновесных и нелинейных систем); 2) выбор организационных форм и средств обучения (элективные курсы, обобщающие занятия, формы обучения, с помощью которых реализуется педагогическое управление и самоуправление во взаимодействии).

3. Синергетический подход в обучении физике учащихся старшей профильной школы реализован в трех направлениях: синергетика для образования, синергетика в образовании, синергетика образования, в соответствии с которыми разработаны программы элективных курсов для классов разного профиля, а также методика проведения обобщающих занятий, включающих вопросы самоорганизации открытых, неравновесных и нелинейных систем.

4. Реализация первого направления синергетического подхода в обучении физике в старшей профильной школе - «синергетика для образования» включает элективные курсы эмпирического, теоретического и методологического уровней в зависимости от профиля класса. Они являются «надстройкой» для: 1) углубленного изучения физики в классах физико-математического профиля; 2) удовлетворения познавательного интереса учащихся гуманитарных и общеобразовательных классов, что способствует развитию современного научного мировоззрения.

5. Реализация второго направления - «синергетика в образовании» осуществлялась на основе анализа разделов курса физики старшей профильной школы с целью включения в них материала, раскрывающего идеи самоорганизации систем, что позволило расширить границы применения изучаемых явлений, законов, теорий, а также сформировать диалектическое мышление учащихся.

6. Реализация третьего направления - «синергетика образования», характеризует синергетичность управления самого процесса образования. Синергетическое управление образовательной системой (группой учащихся, классом) предполагает перевод ее с одного возможного пути развития на другой. Для осуществления этого перехода учитель должен воздействовать на систему в тот момент, когда она находится в состоянии неустойчивости (вблизи точки бифуркации).

7. В соответствии с эволюцией физической картины мир разработан логический граф структуры и содержания синергетической картины мира (СКМ). которая включает следующие компоненты: основание (синергетическая модель, факты, послужившие базисом для разработки синергетики как междисциплинарного научного направления, синергетические понятия); ядро (принципы, закономерности синергетики); следствие (базис СКМ - теории синергетики, философские идеи).

Одно из направлений синергетического подхода - «синергетика образования» имеет перспективные области применения и развития. Более детального изу-

изучения требуют условия самоорганизации и самоуправления открытых и

неравновесныхсисгем, к которым относятся образование. . ..

По теме исследования опубликованы следующие работы: Материалы, опубликованные в журналах утвержденных ВАК РФ

1. Светич Е.Г. Синергетика образования, для образования, в образовании / Е.Г. Светич // Вестник Челябинского государственного педагогического университета. Серия 2: Педагогика. Психология. Методика преподавания. - 2005.- № 13. -С. 114-122.

Материалы, опубликованные в журналах

2. Светич Е.Г. Синергетика как междисциплинарная теория учебного познания в естествознании / И.С. Карасова, Е.Г. Светич // Мир науки, культуры, образования: Горно-Алтайск, 2004. - № 1. - С. 11-13.

Научные статьи и материалы выступлений на конференциях

3. Светич Е.Г. Формирование синергетических понятий у учащихся средней школы на занятиях спецкурса / Е.Г. Светич // Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов: материалы ХП Международной научно-практической конференции, 16-17 мая 2005 г. - Челябинск, 2005. - Ч. III,- С. 17 - 20.

4. Светич Е.Г. Реализации межпредметных связей на элективном курсе «Эволюция физической картины мира: от механической к синергетической» / Е.Г. Светич // Теоретико-методологические основы совершенствования естественнонаучного и технологического образования в основной, средней школе и педвузе: материалы Международной научно-практической конференции. 13-14 сентября 2006 г., Челябинск [Текст]. - Челябинск: Изд-во ИИУМЦ «Образование», 2006.-С. 210-215.

5. Светич Е.Г. Идеи самоорганизации (синергетики) в школьном обучении физике / И.С. Карасова, Е.Г.Светич И Психодидактика высшего и среднего образования: материалы пятой Всероссийской научно-практической конференции 2-4 ноября 2004 г. - Барнаул. 2004. - С. 253 - 256. (совместно с И.С. Карасовой)

6. Светич Е.Г. Основные понятия синергетики как теории самоорганизации / Е.Г. Светич // Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов: материалы XII Всероссийской научно-практической конференции, 17-19 мая 2004 г.-Челябинск. 2005.-Ч. III.-С. 127-131.

7. Светич Е.Г. Экологические проблемы с позиции синергетического подхода / Е.Г. Светич // Теоретико-методологические основы совершенствования естественнонаучного и технологического образования в школе и педагогическом вузе: материалы Всерос. науч.-практ. конф. 14—15 февр. 2005. — Челябинск: изд-во Челяб. гос. пед. ун-та, 2005. - С. 92 - 94.

8. Светич Е.Г. Историко-ретроспективный анализ синергетики как междисциплинарной науки / Е.Г. Светич // Материалы конференции по итогам научно-исследовательских работ аспирантов и соискателей ЧГПУ за 2003 год / науч. ред. В.Г. Швеммер. - Челябинск: изд-во ГОУ ВПО «ЧГПУ», 2004. - Ч. II. - С. 215-222.

9 Светич Е.Г. Идеи синергетического подхода в управлении процессом обучения физике / Е.Г. Светич // Материалы конференции по итогам научно-исследовательских работ аспирантов и соискателей ЧГПУ за 2004 год / науч.

ред.В.В. Базелюк; отв. за вып. Л.Ю. Нестерова. - Челябинск: изд-во ЧГПУ, 2005. -Ч. 1.-С. 163-167.

10 Светим Е.Г. Актуальные проблемы развития среднего и высшего образования / И.С. Карасова, Е.Г. Светич/ Текст: межвузовский сборник научных трудов / Под ред. A.B. Усовой, О.Р. Шеффер. - Челябинск: изд-во ИИУМЦ «Образование», 2007. - С. 63 - 72.

Подписано в печать 19 января 2007г. Формат 60x90/16. объем 1,0 Тираж 100 экз. бумага офестная.

Заказ № £

отпечатано с готового оригинал-макета на ризографе в типографии ГОУ ВПО ЧГПУ 454080, Челябинск,пр. Ленина, 69

Содержание диссертации автор научной статьи: кандидата педагогических наук, Светич, Елена Геннадьевна, 2007 год

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Использование идей синергетики при обучении физике учащихся старшей профильной школы.

§ 1.1. историко-ретроспективный анализ эволюции физической картины мира от механической к синергетической

§ 1.2. синергетические понятия в описании процессов самоорганизации окружающего мира.

§ 1.3. Синергетика образования, для образования, в образовании - новый аспект мировидения окружающего мира.

§ 1.4. Переход педагогического управления в самоуправление в условиях синергетического подхода

ВЫВОДЫ ПО I ГЛАВЕ.

ГЛАВА 2. синергетический подход как дидактическое условие обобщения знаний учащихся по физике в старшей профильной школе

§2.1. анализ структуры и содержания программ по физике в старшей профильной школе с позиции принципа вариативности, реализующего основные идеи синергетической картины мира.

§ 2.2. Методика обобщения знаний и умений учащихся по физике в условиях синергетического подхода.

§ 2.3. Элективный курс по проблеме- в поисках нового миропонимания -как дидактическое средство обучения учащихся старшей профильной школы идеям синергетики.

ВЫВОДЫ ПО II ГЛАВЕ.

ГЛАВА 3. Педагогический эксперимент, его задачи, методика проведения

§ 3.1. Организация педагогического эксперимента, задачи, структура, критерии и показатели

§ 3.2. виды эксперимента и их результаты.

3.2.1. Констатирующий эксперимент его результаты.

3.2.2. Поисковый эксперимент и его результаты.

3.2.3. Организация и результаты обучающего и контрольного экспериментов не выводы по iii главе.

Введение диссертации по педагогике, на тему "Обучение физике учащихся старшей профильной школы в условиях синергетического подхода"

Образование, наряду с экономикой и политикой, относится к сложно-организованным системам. Оно состоит из нескольких подсистем, которые по отношению к более частным сами являются системами: детский сад, школа (начальная, основная, старшая), вуз и др. Эти системы и подсистемы не изолированы, они связаны друг с другом и с внешней средой, иными словами они являются открытыми, а потому для них свойственны процессы самоорганизации. Характерной особенностью таких систем является то, что они обладают большим количеством состояний и несколькими путями развития. В таких системах процесс познания идет от простого к сложному, от сущности первого порядка к сущности второго, третьего и т.д. Процесс становления, например, физического знания можно рассматривать как процесс эволюционного развития от фактов и понятий к теориям, а от них - к физической картине мира. В Законе Российской Федерации «Об образовании» отмечается, что содержание образования должно обеспечить формирование у обучающихся современной научной картины мира, которая позволит обосновать связь живой и неживой природы, научить человека жить в современном информационном потоке, создать предпосылки и условия для самообучения, самовоспитания и самоорганизации; создать условия для развития личности, обладающей ценностями, основанными на обще1уманистических принципах самоутверждения и самоорганизации.

Модернизация системы образования регламентирована основополагающими нормативными документами российского образования [81;82]. В этих документах определен целый ряд важнейших задач, решение которых может способствовать совершенствованию содержания образования, организации профильного обучения в старшей школе. Для их реализации предусмотрено выделение двух компонентов образования: инвариантного (базового - единого и обязательного для всех) и вариативного (профильного - многоуровневого). Принцип вариативности в решении задач профильного обучения дает возможность педагогическому коллективу, учителю конструировать, а ученику - выбирать собственную образовательную траекторию, соответствующую его интересам, способностям и познавательным потребностям. Все это способствует обновлению информационной базы содержания образования, которое ведет к формированию иного взгляда на окружающую действительность.

Система знаний о природе неживой и живой формируется комплексом наук, но одной из ведущих является физика. Поэтому модернизация школьного образования не могла не отразиться на содержании школьного курса физики. Вопросам совершенствования содержания физического образования на разных этапах его реформирования, и методики его изучения посвящены исследования В.А Бетева, И. Беленок, Н.Е. Важеевской, З.А. Вологодской, А.И. Гурьева, М.Д. Даммер, В.Ф. Ефименко, В.И. Земцовой, А.Н. Крутского, И.Я. Ланиной, Р.И. Малафеева, Е.В. Оспенниковой, А.И.Подольского, Н.С. Пурышевой, В.И. Тесленко, A.B. Усовой, A.A. Фадеевой, Т.Н. Шамало, A.B. Шаповалова и др.

В настоящее время разрабатывается содержание и методика вариативного обучения физике в старшей профильной школе. Большой вклад в теорию и практику профильного обучения внесли C.B. Бубликов, ЮИ. Дик, Л.Я. Зорина, И.С. Карасова, С.Е. Каменецкий, H.A. Клещева, A.C. Кондратьев,

A.Н. Мансуров, А.Е. Марон, В.В. Мултановский, В.А. Орлов, В.А. Петров,

B.Г. Разумовский, Ю.А. Сауров, A.B. Тарасов, H.H. Тулькибаева, A.B. Усова, O.A. Яворук и др.

Вместе с тем следует отметить, что проблема вариативного обучения актуальным вопросам современной физики продолжает оставаться нерешенной, в частности, не раскрыты задачи проектирования не только вариативных элективных курсов для старшей профильной школы, но и методология обобщения фундаментальных физических идей. В настоящее время курс физики старшей школы включает вопросы, которые преимущественно рассматривают явления, происходящие в замкнутых, равновесных и линейных системах. В некоторых примерах, описывающих неравновесные и нелинейные системы (лазер), не раскрываются процессы самоорганизации, происходящие в них. Между тем именно механизм самоорганизации систем как в неживой, так и в живой природе может изменить взгляды учащихся на сущность современной научной картины мира, которую в школьном обучении целесообразно раскрывать в условиях синергетического подхода. В рамках этого подхода физическое образование можно рассматривать как единую самоорганизующуюся и саморазвивающуюся систему (Н.М. Бергер, В.Г. Виненко, Л.Я. Зорина, Г.Г. Никифоров, Г.Я. Мякишев, В.А. Орлов, JI.B. Тарасов и др.). Синергетика как междисциплинарное научное направление в педагогике рассматривается в работах Г.А. Аванесова, В.И. Аршинова, В.И. Андреева, В.А. Беликова, В.Г. Буданова, Э.В. Гирусова, В.В. Горбачева, М.Т. Громовой,

B.C. Егорова, В.А. Игнатовой, В.В. Маткина, И.С. Стекловой, И.А. Суриной, А.П. Тесленко, Н.М. Таланчука, С.С. Шевелевой, Е.В. Яковлева и др. Исследователи доказывают, что применение синергетического подхода в образовании может оказать влияние на процесс интеграции гуманитарного и естественнонаучного знания [78]. Интеграция разных образовательных областей знания, по их мнению, позволит рассматривать окружающий мир в единстве и целостности. Изучение физики в условиях синергетического подхода предполагает реализацию трех его направлений: синергетика для образования, синергетика в образовании, синергетика образования [25]. С 70-х годов XX столетия синергетика как междисциплинарное научное направление стала развивать идеи современной научной картины мира на основе трех форм интеллектуального и эмоционального опыта людей: мироощущения, мировосприятия, миропонимания (Дж. Глейк, Дж. Карери, Н.Ю. Климонтович,

C.П. Курдюмов, E.H. Князева, Ф. Мун, Г. Николис. Б.Н. Пойзнер, И. Приго-жин, А.Д. Урсул, Г. Хакен и др.).

Применительно к процессу обучения физике взгляды и убеждения (мировоззренческий компонент образования) можно оценивать при наличии эмоциональной окраски мировоззренческого знания, свидетельствующего о готовности и умении ученика отстаивать свою точку зрения (В.А. Айнштейн, И.С, Добронравова, В.Г. Иванов, E.H. Князева, И.К. Кудрявцев,

B.Н. Мощанский, Ю.В. Сенько, Д.С. Чернавский, А.Н Черкасов, О.Р. Ше-фер). Мировоззренческий аспект работы учителя физики по развитию мышления учащихся, в том числе естественнонаучного, во многом определяется умением оперировать диалектическими противоречиями (Г.А. Берулава,

C.А. Старченко, С.А. Суровикина, A.B. Усова, Н.В. Шаронова).

Однако исключительно важные мировоззренческие вопросы, основу которых составляют идеи синергетики, почти не включены в школьные учебники старшей профильной школы, за исключением материала, представленного в учебных пособиях JI.B. Тарасова, В.А. Орлова и Г.Г. Никифорова, рекомендованных для занятий по физике, в том числе на элективных курсах в старшей профильной школе. Может быть, именно этот факт позволил в содержании физического образования выделить ряд противоречий: между значимостью идей синергетики для науки, общества, образования и недостаточностью отражения этих идей в содержании курса физики старшей профильной школы;

- между современными требованиями к содержанию физического образования, ориентирующими на формирование нового мировидения и миропонимания у учащихся старшей профильной школы, и недостаточной разработанностью методических путей развития современного научного мировоззрения учащихся.

Выделенные противоречия позволили сформулировать актуальность проблемы исследования: определение условий и направлений реализации синергетического подхода в обучении физике учащихся старшей профильной школы. Вышеназванная проблема обусловила выбор темы исследования: «Обучение физике учащихся старшей профильной школы в условиях синергетического подхода».

Объект исследования процесс обучения физике учащихся старшей профильной школы в условиях синергетического подхода.

Предмет исследования методика реализации синергетического подхода при обучении физике учащихся старшей школы, способствующего формированию современного мировоззрения на основе нового мировидения и миропонимания.

Цель исследования разработать необходимые и достаточные условия для реализации основных направлений синергетического подхода (синергетика для образования, синергетика в образовании, синергетика образования) при обучении физике учащихся старшей профильной школы.

Гипотеза исследования формирование современного научного мировоззрения в процессе обучения физике учащихся старшей профильной школы может быть более результативным, если разработать необходимые и достаточные условия реализации синергетического подхода: . осуществить выбор стратегии обучения на основе трех направлений: «синергетика для образования», «синергетика в образовании», «синергетика образования»; раскрыть дидактические функции подхода (интеграция, фазовые переходы систем различной природы, переход педагогического управления в самоуправление); разработать виды деятельности учителя физики по проектированию подхода; осуществить выбор организационных форм обучения, на которых реализуется педагогическое управление и самоуправление во взаимодействии. Задачи исследования:

5. На основе методологического анализа структуры физической картины мира разработать логический граф структуры и содержания синергетической картины мира.

Методологическую и теоретическую основу исследования составили:

1. На философском уровне - теория научного познания, ее диалектические методы;

2. На общедидактическом и психолого-дидактическом уровнях - теории развития; самоорганизации; систем; поэтапного развития умственных действий;

Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:

- теоретические - теоретический анализ научных трудов в области общей и предметной педагогики, методики обучения физике, психологии, философии, инновационных методов обучения, теории информации и теории графов;

- эмпирические - анализ нормативных документов для разных образовательных уровней обучения учащихся и содержания физического образования в виде ГОСов, различных программ курсов, в том числе элективных, а также способов организации процесса обучения физике учащихся старшей профильной школы; количественное описание процессов, механизмов использования моделей;

- статистические - педагогический эксперимент (наблюдение, анкетирование, беседа, метод экспертных оценок, контрольные срезы знаний учащихся, тестирование, контроль остаточных знаний); методы математической статистики для подтверждения результатов эксперимента.

В соответствии с поставленными задачами исследование проводилось в несколько этапов.

Первый этап (2002 - 2003 гг.) - ориентировочно-ознакомительный. Он связан с анализом педагогической, дидактической, научно-методической, философской литературы, диссертаций и научных публикаций по теме исследования с целью изучения направлений использования синергетического подхода в образовании в целом и в обучении физике в частности.

Второй этап (2003 - 2004 гг.) - подготовительно-поисковый. Проанализированы программы, структура и содержание курсов физики старшей профильной школы, изучена литература, в которой раскрываются основные вопросы синергетики с целью разработки методики реализации синергетического подхода при обучении физике. Определены возможности использования основных идей и понятий синергетики в структуре и содержании курса физики и на элективных курсах на основе принципа вариативности. Организован и проведен поисковый эксперимент, в ходе которого уточнена методика реализации синергетического подхода в старшей профильной школе.

Четвертый этап (2005 - 2007 гг.) - контрольно-обобщающий. Завершен обучающий и осуществлен контрольный эксперименты. Проведена проверка результативности разработанной методики обучения физике. Проверена возможность изучения отдельных понятий синергетики на элективном курсе предпрофильной подготовки (IX класс). Осуществлен анализ результатов данного этапа эксперимента.

Научная новизна исследования заключается в том, что:

4. Разработан логический граф структуры и содержания синергетической картины мира.

Теоретическая значимость исследования: 1. Уточнено понятие синергетического подхода как методологического принципа, способствующего формированию нового мировидения и миропонимания (мировоззрения) на основе обобщения и систематизации знаний учащихся о самоорганизующихся системах как в живой, так и в неживой природе.

2. Расширены границы применения принципа вариативности в обучении физике учащихся старшей профильной школы, позволяющего осуществить многоуровневость физического образования в условиях элективного курса, предоставив каждому ученику возможности свободного выбора дополнительной траектории для удовлетворения познавательных потребностей и интереса.

Практическая значимость исследования заключается в том, что разработаны:

1. Программы и содержание элективных курсов для классов разного профиля: «Случайность, которая творит мир» (гуманитарный профиль); «В поисках нового мировидения» (физико-математический профиль); «Эволюция физической картины мира: от механической к синергетической» (базовый уровень);

2. Рекомендации по методике проведения обобщающих занятий с использованием идей синергетики в форме проблемного семинара, собеседования, занятия в диалоговой форме, в форме творческой мастерской, реализующих идеи личностно ориентированного и индивидуального обучения.

Достоверность и обоснованность полученных результатов исследования обусловлены аргументированным отбором теоретических положений и принципов, отвечающих современным тенденциям развития образования, адекватностью выбранных методов целям и задачам исследования, положительными результатами педагогического эксперимента.

Основные результаты исследования обсуждались на: Международных научно-практических конференциях (Челябинск, 2005, 2006 гг.); XII Всероссийской научно-практической конференции по проблеме методологии и методики формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов (Челябинск, 2004, 2005, 2006 гг.); V Всероссийской научно-практической конференции по проблеме психодидактики высшего и среднего образования (Барнаул, 2004 г.); . конференциях по итогам научно-исследовательских работ аспирантов и соискателей ЧГПУ (Челябинск, 2003,2004гг.); Всероссийской научно-практической конференции по проблеме теоретико-методологических основ совершенствования естественнонаучного и технологического образования в школе и педагогическом вузе (Челябинск, 14 -15 февраля 2005г.); методологических семинарах и заседаниях лаборатории «Молодой ученый» на базе кафедры теории и методики обучения физике ЧГПУ (Челябинск, 2003,2004, 2005, 2006 гг.).

Участие в областном конкурсе на лучшую программу элективного курса для старшей профильной школы (авторская программа «Эволюция физической картины мира: от классической к синергетической» заняла второе призовое место).

На защиту выносятся следующие положения:

3. Элективные курсы по проблемам синергетики являются: 1) «надстройкой» профильного учебного предмета (физика) для углубления знаний учащихся о явлениях и законах, включенных в федеральный базисный план; 2) «надстройкой», удовлетворяющей познавательные интересы учащихся классов 17манитарного и общеобразовательного профилей и способствующей развитию мировоззрения учащихся на основе нового мировидения и миропонимания.

4. Деятельность учителя физики по проектированию синергетического подхода в профильном физическом образовании включает четыре этапа: 1) осознание необходимости включения в школьное образование материала по синергетике, способствующего формированию нового мировидения и миропонимания; 2) поиск дидактических средств, способствующих реализации синергетического подхода в обучении физике учащихся старшей профильной школы; 3) разработку способов и форм обобщения знаний и умений учащихся на основе эволюции физической картины мира: от механической к синер-гетической; 4) разработку программы элективного курса, структура и содержание которого раскрывают идеи самоорганизации открытых, неравновесных и нелинейных систем.

Список литературы диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Светич, Елена Геннадьевна, Челябинск

1. Дирак, П.А. Эволюция взглядов физиков на картину природы // Вопросы философии. - 1963. - № 12.

2. Дуков, В.М. Электрон: история открытия и изучения свойств / В.М. Дуков. -М.: Просвещение, 1966.-236 с.

3. Дягилев, Ф.М. Из истории физики и жизни ее творцов: кн. для учащихся / Ф.М. Дягилев. М.: Просвещение, 1986. - 255 с.

4. Карасова, И.С. Изучение фундаментальных физических теорий на факультативных занятиях в средней школе / И.С. Карасова, П.В. Пекин. Челябинск: изд-во ЧОИУЧ: ЧГПИ,1990. - 256 с.

5. Мултановский, В.В. Физические взаимодействия и картины мира в школьном курсе / В.В. Мултановский. М.: Просвещение, 1977. - 168 с.

6. Тарасов, JI.B. Современная физика в средней школе / JI.B. Тарасов. М.: Просвещение, 1990. - 288 с.дополнительная

7. Варикаш, В.И. Физика в живой природе: книга для учащихся / В.И. Варикаш, И.М. Варикаш, Б.А. Кимбар. Минск: Нар.асвета, 1984. - 127 с.

8. Голин, Г.М. Классики физической науки (с древнейших времен до начала XX в.): справочное пособие / Г.М. Голин, С.Р. Филонович. М.: Высш. шк., 1989. -576 с.

9. Горбачев, В.В. Концепция современного естествознания: учебное пособие для студентов вузов / В.В. Горбачев. М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. - 592 с.

10. Горелов, A.A. Концепция современного естествознания: учебное пособие / A.A. Горелов. М.: Высшее образование, 2005. - 335 с.

11. Гуляев, С.А. Основы естествознания: учебное пособие для гуманитарных направлений бакалавриата / С.А. Гуляев, В.М. Жуковский, C.B. Комов. Екатеринбург: изд-во «Урал Эко Центр», 2001. - 560 с.

12. Климонтович, Н.Ю. Без формул о синергетике / Н.Ю. Климонтович. -Минск: Выш. шк., 1986.-223 с.

13. Короновский, A.A. Нелинейная динамика в действии: Как идеи нелинейной динамики проникают в экологию, экономику и социальные науки / A.A. Короновский, Трубецков Д.И. Саратов: Изд-во ГОсУНЦ «Колледж», 2002. 324 с.

14. Лозовский, В.Н. Концепция современного естествознания: учебные пособия / В.Н. Лозовский, C.B. Лозовский. СПб.: изд-во «Лань», 2004. - 224 с.

15. Орлов, В.А. Равновесная и неравновесная термодинамика: учебное пособие / В.А. Орлов, Г.Г. Никифоров. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. - 119 с.