Подготовка будущего учителя к созданию и применению аудиовизуальных комплексных средств обучения физике на цифровой основе

Ларионова, Валентина Владимировна

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: Подготовка будущего учителя к созданию и применению аудиовизуальных комплексных средств обучения физике на цифровой основе

Автореферат

Автор научной работы: Ларионова, Валентина Владимировна
Ученая степень: кандидата педагогических наук
Место защиты: Благовещенск
Год защиты: 2007
Специальность ВАК РФ: 13.00.02

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Подготовка будущего учителя к созданию и применению аудиовизуальных комплексных средств обучения физике на цифровой основе"

На правах рукописи

Г"«. — _

ЛАРИОНОВА Валентина Владимировна

□озовэозэ

ПОДГОТОВКА БУДУЩЕГО УЧИТЕЛЯ К СОЗДАНИЮ И ПРИМЕНЕНИЮ АУДИОВИЗУАЛЬНЫХ КОМПЛЕКСНЫХ СРЕДСТВ ОБУЧЕНИЯ ФИЗИКЕ НА ЦИФРОВОЙ ОСНОВЕ

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

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Москва 2007

003069039

Работа выполнена на кафедре теории и технологий физического образования физико-математического факультета Благовещенского государственного педагогического университета

Научный руководитель.

доктор педагогических наук, профессор Машиньян Александр Анатольевич

Официальные оппоненты:

доктор педагогических наук, профессор Смирнов Александр Викторович

кандидат физико-математических наук Африна Елена Ильинична

Ведущая организация.

Астраханский государственный университет

Защита диссертации состоится «Л/ » 2007 года в /¿Г часов

на заседании диссертационного совета Д 212 154 05 при Московском педагогическом государственном университете по адресу 119435, Москва, ул Малая Пироговская, д 29, ауд 30

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МПГУ по адресу ] 19992, г Москва, ул Малая Пироговская, д 1

Автореферат разослан " /Л. " 2007 г

Ученый секретарь ^у/

диссертационного совета ' Шаронова Н В

Общая характеристика исследования

Концепция развития образования в России до 2010 года констатирует необходимость воплощения в практике обучения личностно ориентированной парадигмы и ставит перед системой общего образования задачу широкого внедрения педагогических технологий

Информационные технологии обучения (ИТО) - это педагогические технологии, использующие специальные способы, программные и технические средства для работы с информацией. Для их внедрения в образовательный процесс предусмотрено соответствующее развитие материальной базы всех общеобразовательных учреждений, специалистами создается множество дидактических информационных средств (компьютерных программ, видеофильмов, мультимедийных материалов) Однако внедрение ИТО в образовательный процесс по физике пока испытывает затруднения

На международной конференции «Информационные технологии в образовании» в 2005 году было отмечено, что мотивация учителей к применению ИТО за последние три года не изменилась Хотя учителя перестали испытывать трудности в приобретении мультимедийных курсов по физике, количество учителей, довольных их качественным уровнем, сократилось в два раза По результатам констатирующего эксперимента основными трудностями в применении электронных дидактических информационных средств являются их неполное соответствие содержанию учебного процесса, логике его представления и личности учителя, конкретным технологическим приемам и методам работы

Реализация педагогических технологий - основной инструмент ориентации общего образования на личностное развитие учащихся Непременным условием практического воплощения педагогических технологий некоторые ученые считают учет профессионально-личностных особенностей самого педагога Поэтому вполне правомочным и подтверждаемым практикой является требование персонификации педагогических технологий Следуя теоретическим положениям подготовки будущего учителя физики к проектированию персональных педагогических технологий, создание собственных средств обучения (сокращенно - СО) — средств, которые обеспечивают необходимое педагогическое воздействие через персональные методические приемы работы конкретного учителя физики, можно рассматривать в качестве преддверия создания персональных технологий обучения Потребность в создании таких СО приходит, когда творческому учителю физики не удается гармонично приспособить доступные средства обучения к своей методической системе Учитель начинает испытывать неудовлетворенность от несоответствия возможностей, которые предоставляют существующие средства, задачам, которые на них возлагает его собственная методическая система обучения

дования обусловлена противоречием между потребностью учителя физики, проектирующего и разрабатывающего персональные педагогические технологии, в персональных средствах обучения физике, соответствующих его методическим и личностным особенностям, а также личностным особенностям учащихся, и отсутствием технологии создания таких средств и методики подготовки будущего учителя физики к их созданию и применению

Спектр исследований, проводимых в области профессионально-методической подготовки учителя физики, широк и многопланен Исследована система профессионально-методической подготовки преподавателя физики в классическом университете, разработаны теоретические основы методической подготовки учителя физики, исследованы методологический и культурологический компоненты методической подготовки, изучена конструктивно-проектировочная деятельность в структуре профессиональной подготовки учителя физики; разработаны теоретико-методические основы формирования у будущего учителя физики умения проектировать персональные технологии, есть работы, посвященные проблеме подготовки к использованию учебных задач, учебного эксперимента, технических средств обучения, информационных технологий обучения и др Однако приходится констатировать, что в явном виде применение теоретических положений и концепций, представленных в этих исследованиях, не ведут к формированию у будущих учителей умений создавать и применять персональные средства обучения физике

Реализация педагогических технологий, как правило, опирается на комплексное применение СО Комплекс средств обучения - это оптимальное множество взаимосвязанных между собой средств обучения (компонентов), необходимых для изучения данного вопроса программы, подбираемое в соответствии с особенностями познавательной деятельности учащихся, оптимальной методикой преподавания и количеством времени, отводимого на изучение вопросов, обладающее целостностью и определенной структурой, так как компоненты функционально связаны между собой содержанием и методикой преподавания вопросов, не повторяют друг друга, усиливают педагогические возможности каждого (С.Г Шаповаленко) Всем требованиям учебного комплекса, как в отношении методических, так и в отношении эргономических характеристик, соответствует комплексное средство обучения физике (сокращенно КСОФ) - концентрированное объединение на базе современной аудиовизуальной, информационной и компьютерной техники любых возможных средств обучения, основной задачей которого является достижение наибольшего педагогического эффекта Таким образом, процесс создания и применения КСОФ включает в себя использование информационной техники (средств обработки, хранения, распространения и обмена учебной информации), аудиовизуальной техники (средств накопления и сбора аудиовизуальных материалов) и компьютерной техники (средств программирования и использования программных продуктов)

КСОФ, которые представляют школьникам информацию через аудиовизуальный канал называются аудиовизуальными комплексными средствами обучения физике (сокращенно - АВ КСОФ)

Поскольку основой (центром) аудиовизуального комплексного средства является компьютер, а носители, на которые записывается и с которых воспроизводится видеоинформация цифровым методом, - это винчестер, СО- либо ОУО-диски, то видна четкая граница между традиционными аудиовизуальными средствами обучения и аудиовизуальными КСОФ Для этого рассматриваемые нами средства обучения обозначены как аудиовизуальные комплексные средства обучения физике на цифровой основе Далее в исследовании аббревиатурой АВ КСОФ мы обозначаем только такие средства, подразумевая их применение с использованием цифровых носителей.

Объект исследования методическая подготовка будущего учителя физики

Предмет исследования методика подготовки будущего учителя к созданию и применению аудиовизуальных комплексных средств обучения физике на цифровой основе

Целью исследования являлись обоснование и разработка методики подготовки будущих учителей к созданию и применению аудиовизуальных комплексных средств обучения физике на цифровой основе

Гипотеза исследования состоит в предположении о том, что сформировать у будущих учителей умение создавать и применять в учебном процессе собственные аудиовизуальные комплексные средства обучения физике на цифровой основе возможно, если

- формирование этого умения сделать элементом системы методической подготовки,

- выявить структуру данного обобщенного умения,

- осуществлять поэтапное его формирование

В соответствии с целью и гипотезой перед исследованием были поставлены следующие задачи

- изучение состояния проблемы подготовки будущего учителя к созданию и применению средств обучения физике,

- моделирование процесса создания и применения цифрового аудиовизуального комплексного средства обучения физике,

- разработка технологии создания и применения цифровых аудиовизуальных комплексных средств обучения физике и выявление структуры сложного обобщенного умения создавать и применять аудиовизуальные комплексные средства обучения физике,

- разработка методики подготовки будущих учителей к созданию и применению цифровых аудиовизуальных комплексных средств обучения физике,

- проверка эффективности методики подготовки будущих учителей к созданию и применению аудиовизуальных комплексных средств обучения физике и подтверждение гипотезы исследования

Методологическую основу исследования составили:

- теоретические основы методической подготовки будущих учителей физики (С Е Каменецкий, В В Мултановский, Н С Пурышева, В Г. Разумовский, А В Усова, JIС Хижнякова, Т Н Шамало, Н В Шаронова и др);

- теоретико-методические основы формирования знаний и умений в процессе обучения физике (Н Е. Важеевская, А. А. Бобров, В А Завьялов, JIЯ Зорина, И А Иродова, НВ Кочергина, А В Перышкин, А А Пинский, А В Усова и др),

-общефилософская концепция системного подхода (А.А Богданов, JI Берталанфи, И В Блауберг, Э Г Юдин и др ), теория поэтапного формирования умственных действий (П Я Гальперин, Н Ф Талызина), теория лично-стно-ориентированного обучения (Е.В Бондаревская, В И Данильчук, Е В Сериков, И С. Якиманская и др),

- теория технологизации образовательного процесса (В П Беспалько, М В Кларин, Г К. Селевко и др ), концепции технологизации физического образования (С.Е. Каменецкий, Н С. Пурышева, А А. Машиньян) и концепция подготовки учителя физики к проектированию персональных педагогических технологий обучения (А А Машиньян),

- теоретические положения дидактики высшей школы (С И Архангельский, В И Загвязинский, С Д Смирнов и др ),

- педагогические теории использования средств обучения в образовательном процессе (С.Г. Шаповаленко, С.И Архангельский, В В Краевский, И.Я Лернер, Т С Назарова, Е С Полат, П И Пидкасистый),

-дидактические теории комплексного использования средств обучения (С Г Шаповаленко, И И Дрига. JIС Зазнобина, Т С Назарова, Л П Прессман, Г И Pax и др.),

- концепция дифференцированного обучения физике (Н С Пурышева),

-исследования в области средств обучения и воспитания по физике

(Л И Анциферов, Б С Зворыкин, А А. Марголис, А А Покровский, И М Румянцев, С.А Хорошавин и др), частнометодические идеи комплексного использования средств обучения физике (А Г Восканян, Л.М Иванцов, С Е. Каменецкий, Н С Пурышева и др),

-исследования, посвященные средствам новых информационных технологий и созданию СНИТО (Е С Полат, И В Роберт, А В Смирнов и др ),

- теоретико-технологические и практические основы создания и применения комплексов средств обучения (С Г Шаповаленко, Н М Шахмаев, Л П Прессман, Т С Назарова и др ).

Для решения поставленных задач применялись следующие методы и виды деятельности:

• изучение философской, психолого-педагогической, методической, нормативно-правовой литературы по проблеме исследования,

• изучение и анализ передового педагогического опыта;

• моделирование процесса создания и применения аудиовизуального комплексного средства обучения физике,

• разработка методики подготовки будущих учителей к созданию и применению аудиовизуальных комплексных средств обучения физике,

• наблюдение, беседы, анкетирование, экспертная оценка, методы качественной и количественной обработки результатов педагогического эксперимента (оформление таблиц, диаграмм, методы математической статистики),

• педагогический эксперимент во всех его формах (констатирующий, поисковый, обучающий)

Научпая новизна исследования состоит

- в обосновании необходимости включения в методическую подготовку будущего учителя физики такого элемента, как подготовка к созданию и применению цифровых аудиовизуальных комплексных средств обучения физике с целью дальнейшего эффективного применения информационных технологий в профессиональной деятельности учителя, и возможности реализации такой подготовки в рамках специального учебного курса,

- в разработке модели создания и применения цифрового аудиовизуального комплексного средства обучения физике, включающей 1) источники, на которых основывается данный процесс, 2) принципы, которыми следует руководствоваться; 3) требования - как к самому средству, так и к процессу его создания и 4) факторы, оказывающие непосредственное влияние на создание и применение аудиовизуального КСОФ,

- в разработке технологии создания и применения АВ КСОФ, основанной на компонентной модели педагогической технологии и предусматривающей реализацию шести последовательных этапов, организационного, информационного, содержательного, дизайн-эргономического, технического и технологи-чес ко го

- в выявлении структуры обобщенного умения создания и применения аудиовизуального комплексного средства обучения физике на цифровой основе через систему частных умений 1) проектировать аудиовизуальное КСОФ и подбирать оборудование, необходимое для его создания, 2) проводить демонстрационный физический эксперимент в условиях фиксации изображения и звука, 3) создавать учебные видеосюжеты, 4) создавать учебные мультимедиа презентации эксперимента, сопровождаемые видеороликом или Р1азЬ-анимацией, 5) создавать персональные технологии обучения физике на основе аудиовизуального КСОФ,

- в разработке методики подготовки будущих учителей к созданию и применению цифровых аудиовизуальных комплексных средств обучения физике, ориентированной на проектирование персональных педагогических технологий

Теоретическая значимость исследования состоит

для того, чтобы успешно проектировать персональные технологии обучения в соответствии с личностно ориентированной парадигмой образования, но и оценивать существующие цифровые образовательные ресурсы, модернизировать их в соответствии с методическими и личностными особенностями,

- в разработке модели создания и применения аудиовизуального комплексного средства обучения физике,

- в выявлении структуры сложного обобщенного умения создавать и применять аудиовизуальные комплексные средства обучения физике на цифровой основе

Практическая значимость исследования заключается в разработке методики подготовки будущего учителя к созданию и применению цифровых аудиовизуальных комплексных средств обучения физике в рамках спецкурса и в создании учебно-методического обеспечения к спецкурсу (программы, учебно-методических заданий для студентов, способов контроля успешности обучения)

Все учебно-методические материалы уже нашли свое применение и могут в дальнейшем использоваться в процессе методической подготовки будущего учителя в педвузе для формирования знаний о технологических аспектах их профессиональной деятельности и умений, адекватных этим знаниям

Апробация и внедрение результатов исследования

Результаты исследования докладывались и обсуждались на

1. Международной научно-методической конференции «Новые технологии в преподавании физики школа и ВУЗ (НТПФ-IV) (Москва, 2005)

2. Международной научной конференции «Физическое образование проблемы и перспективы развития» (Москва, 2006)

3 Всероссийской научной конференции «Современные проблемы физико-математического и методического образования» (Уфа, 2004)

4 Региональной научно-методической конференции «Проблемы современного физического образования школа и вуз» (Армавир, 2005)

5. Всероссийской научно-практической конференции «Модернизация системы профессионального образования на основе регулируемого эволюционирования (Челябинск, 2003-2004)

6 Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (Москва, 2004)

На защиту выносятся

1 Положение о необходимости включения в методическую подготовку будущего учителя физики такого элемента, как подготовка к созданию и применению цифровых аудиовизуальных комплексных средств обучения физике, и возможности реализации такой подготовки в рамках специального учебного курса

2 Модель создания и применения цифрового аудиовизуального комплексного средства обучения физике

3 Технология создания и применения цифрового аудиовизуального комплексного средства обучения физике

4. Структура обобщенного умения создания и применения аудиовизуального комплексного средства обучения физике на цифровой основе

5 Методика подготовки будущих учителей к созданию и применению цифровых аудиовизуальных комплексных средств обучения физике

Структура диссертации. Диссертационное исследование общим объемом 233 страницы, в том числе 198 страниц основного текста, состоит из введения, трех глав, заключения, 5 приложений и библиографии Содержит 7 рисунков, 7 схем и 16 таблиц Список литературы включает 236 наименований

Основное содержание диссертации

Во введении обоснованы актуальность проблемы, цель, объект, предмет, задачи, гипотеза исследования, указываются его методологические основы и методы решения поставленных задач Раскрываются новизна, теоретическая и практическая значимость, излагаются основные положения, выносимые на защиту. Кратко описано содержание работы Приводятся сведения об апробации работы и имеющихся публикациях

В первой главе — «Состояние проблемы подготовки будущего учителя к созданию и применению средств обучения физике» проведен анализ нормативной и учебно-методической литературы, а также диссертационных исследований по данной проблеме Констатируется отсутствие разработанной методики подготовки будущих учителей к созданию средств обучения физике Проанализированы различные подходы к определению и классификации СО, ТСО и средств новых информационных технологий обучения (СНИТО) в дидактике и методике обучения физике Рассмотрены вопросы создания СО и их комплексов, проблема комплексного применения СО в учебном процессе по физике Анализ определений СО, ТСО и СНИТО позволил разработать информацион-но-источниковую модель АВ КСОФ в виде совокупности демонстрационно-информационного комплекса и специального комплекса материальных и технических средств обучения к нему (рисунок 1)

Идеальные средства Дидактические материалы к ТУ Программные средства

ч—

Материальные средства Технические устройства (ТУ) Аппаратные средства

Методическое обеспечение

-О:-

Демонстрационно-информационный комплекс

тг

Комплекс материальных и технических средств обучения

Рис 1 Информационно-источниковая модель КСОФ

Выявлено, что вид любого КСОФ, в том числе и аудиовизуального, может быть представлен его информационно-источниковой моделью и эскизом сюжета Сюжетом КСОФ называется процесс динамической синхронизации различных составных элементов, описание динамической структуры комплексного средства обучения Исходя из ведущей роли экспериментального метода в

обучении физике, в качестве сюжета цифрового аудиовизуального комплексного средства обучения физике предложен учебный видеосюжет демонстрационного физического эксперимента, обработанный на компьютере и представленный презентацией, выполненной в программе Microsoft PowerPoint Выявлены следующие критерии отбора физических демонстраций для видеосъемки из системы демонстрационного физического эксперимента

• прямая или скрытая опасность реального эксперимента,

• высокая трудоемкость и продолжительность выполнения эксперимента,

• тщательная предварительная подготовка для проведения опыта;

• «капризность» опыта, необходимость проведения несколько попыток, прежде чем получится ожидаемый результат,

• использование труднодоступного оборудования, небольших по размеру материалов

Определены теоретические основы создания н применения АВ КСОФ.

Были выделены три группы знаний, на которые следует опираться при создании и применении аудиовизуального комплексного средства обучения физике

1 Общенаучные

- принцип системности,

- принцип иерархичности,

2 Психолого-педагогические

- дидактические принципы,

- организационно-производственные принципы,

- принцип интериоризации и экстериоризации,

- принцип психологического анализа «по единицам»,

3 Частнометадические

- принципы дифференциации и индивидуализации,

- системно-комплексный подход,

- принцип отбора, структурного построения и организации учебного материала,

- принцип организации технологической поддержки обучения

Было выдвинуто предположение о том, что сформировать у будущих учителей умение создавать и применять в учебном процессе собственные аудиовизуальные комплексные средства обучения физике на цифровой основе возможно, если разработать его структуру и соответствующую методику подготовки

Модель включает в себя такие компоненты, как источники создания и применения аудиовизуального КСОФ, принципы, которыми следует руководствоваться, требования как к самому АВ КСОФ, так и к процессу его создания и применения и факторы, влияющие на данный процесс

Рис. 2 Модель создания и применения аудиовизуального КСОФ

Первую группу источников составили

• знание теоретических основ создания и применения АВ КСОФ,

• знание алгоритма создания средств обучения,

• знание общих и частных вопросов теории и методики обучения физике,

• наличие умений и навыков по методике и технике проведения демонстрационных опытов по физике,

• опыт работы на персональном компьютере

Алгоритм создания средств обучения представляет собой технологическую цепочку следующих последовательных этапов 1) выяснение методических особенностей и возможных трудностей изучения определенных физических фактов, 2) проектирование познавательной деятельности учащихся (в соответствии с уровнем глубины изучения теоретического материала и временем, отводимым на его изучение, 3) моделирование СО, способных облегчить реализацию познавательной деятельности учащихся, 4) рассмотрение возможных вариантов техники овеществления модели с учетом доступных технических и человеческих ресурсов, 5) изготовление СО, отвечающего всем параметрам модели (А.А Машиньян)

Вторую группу источников составили

• нормативная, учебно-методическая и научно-познавательная литература,

• дидактические информационные средства с видеозаписями демонстрационных физических экспериментов,

• учебное оборудование для физического эксперимента;

• оборудование, необходимое для создания аудиовизуального комплексного средства обучения,

• инструментальные средства универсального характера (программы Paint, Flash, Adobe Premier Pro, PowerPoint)

Все требования к созданию и применению аудиовизуального комплексного средства обучения физике разбиты на три группы, каждая из которых определяет конкретную сторону рассматриваемого процесса 1) преподаватель физики является автором создания АВ КСОФ и организатором урока с его применением, 2) процесс создания аудиовизуального КСОФ опирается на алгоритм создания средств обучения и 3) аудиовизуальное КСОФ должно вписываться в рамки урока, допускать фрагментарное использование С учетом информационно-источниковой модели аудиовизуального комплексного сред-

ства, к нему выделены следующие группы требований общие (к аудиовизуальному КСОФ в целом), информационные (к демонстрационно-информационному комплексу) и технические (к комплексу материальных и технических СО) К факторам, влияющим на создание и применение аудиовизуального комплексного средства относятся

• специфика учебного заведения, его материально-техническое оснащение (оборудование кабинета физики, наличие ТСО и СНИТО),

• методическая разработанность учебного материала,

• индивидуальные особенности учителя и учащихся

Знание учителем источников процесса создания аудиовизуальных КСОФ и умение их использовать с выявлением и учетом внешних и внутренних факторов и требований позволит ему самостоятельно разрабатывать и создавать собственные комплексные средства обучения и применять их в учебном процессе по физике, а на основе сформированного умения - оценивать существующие цифровые образовательные ресурсы и модернизировать их в случае необходимости.

Для максимального упрощения реализации данной модели на практике на основе компонентной модели педагогической технологии и в соответствии с алгоритмом создания средств обучения разработана технология создания и применения цифровых АВ КСОФ в виде шести последовательных этапов, представленных в таблице 1

Таблица 1

Этапы технологии создания и применения цифровых аудиовизуальных

комплексных средств обучения физике

№ Этап Результат

1 Организационный Определяются цели и задачи, выполнение которых средство должно обеспечивать, выбираются программа и учебник по физике, по которым предполагается создание аудиовизуального комплексного средства, разрабатывается его сюжет

2 Информационный Изучается и накапливается материал, необходимый для создания и применения аудиовизуального комплексного средства обучения физике

3 Содержательный Выбирается опыт для видеосъемки, разрабатывается методическое обоснование целесообразности использования аудиовизуального КСОФ в учебном процессе по физике

4 Дизайн-эргономический Подбирается и организуется учебное физическое оборудование, необходимое для постановки демонстрационного эксперимента и оборудование для создания собственно аудиовизуального КСОФ

5 Технический Создается аудиовизуальное комплексное средство обучения физике

6 Технологический Разрабатывается персональная технология обучения школьников физике на основе применения аудиовизуального КСОФ

Компонентная модель педагогической технологии включает целеполага-ние учебного процесса, эффективные условия реализации, логическую организацию процесса, материально-техническое обеспечение и систему критериев и показателей и корректировку процесса на конечный результат. Освоение и применение компонентной модели в процессе создания и применения цифровых аудиовизуальных комплексных средств обучения физике обеспечивают все технологические признаки данного процесса

Особую важность представляет собой содержательный этап создания и применения аудиовизуального КСОФ Для того чтобы определиться с тем предметным физическим материалом, который впоследствии будет отснят видеокамерой, необходимо построить систему демонстрационных физических экспериментов, а затем из системы выбрать опыты для видеосъемки, согласно критериям выбора Покажем сказанное на примерах

Пример 1.

1) Выбираем тему «Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах» из учебника А В Перышкина «Физика 7» (2002 г.)

2) Осуществляем научно-методический анализ темы и строим ее граф Граф представляет собой логически связанную структуру содержания темы, в которой отобранные для изучения физические понятия преобразуются в учебные элементы, изображаются точками и соответствующими цифрами, а связь между ними - направленными отрезками (стрелками)

Учебные элементы содержания темы: 1 — хаотичное и непрерывное движение частиц вещества, 1.1 - диффузия, 1 I 1 - диффузия в газах, 1 1.2 - диффузия в жидкостях, 1 1 3 - диффузия в твердых телах, 1.1 4 - ускорение диффузии с повышением температуры

3) К каждой точке графа темы подбираем отдельный демонстрационный эксперимент или серию опытов (дублирование опытов одного явления с использованием разных демонстраций позволяет учащимся глубже проникнуть в сущность изучаемого явления)

Существует много опытов по диффузии в газах и жидкостях Так, для учебного элемента 1 1 2 показательным является общеизвестный опыт с диффузией раствора медного купороса и воды, который в силу своей продолжительности целесообразней снять на видеокамеру Диффузию в газах можно показать учащимся с парами эфира в теневой проекции Диффузия твердых тел может наблюдаться с помощью небольшого кристаллика йода и расплавленного парафина Через несколько дней можно увидеть, как парафин около кристаллика йода окрашивается в коричневый цвет. Результаты этого опыта можно показать только с помощью видеоэксперимента. Таким образом, в данной теме можно выделить сразу несколько демонстрационных экспериментов, которые в силу своей продолжительности и скрытой опасности для здоровья учеников необходимо снять на видеокамеру

4) Из системы выбираем демонстрационный опыт для видеосъемки «Диффузия газов и жидкостей»

А) Диффузия газов Опыт требует тщательной предварительной подготовки, наличия труднодоступных средств, отличается высокой трудоемкостью и продолжительностью выполнения натурного эксперимента, а также представляет опасность для здоровья учеников

Оборудование• два стеклянных цилиндра диаметром 30 - 35 мм, высотой 250 мм с рантами, полоска картона, аппарат для получения водорода Опыт показывает, что более легкий газ водород вследствие диффузии проник из верхнего сосуда в нижний При поднесении к цилиндру горящей спички (рис 3), происходит легкая вспышка со звуком, которая и указывает на наличие в цилиндре, в котором раньше был только воздух, теперь и гремучего газа вследствие диффузии

Б) Диффузия жидкостей Опыт отличается продолжительностью выполнения натурного эксперимента

Оборудование трубка стеклянная диаметром 10 мм и длиной 300 мм с воронкой, стакан химический на 100 см3 с насыщенным раствором медного купороса, вода дистиллированная, белый экран, спички. В цилиндре получается четкая, резкая граница между водой и раствором купороса (рис 4) По истечении некоторого времени наблюдается проникновение раствора в воду

Пример 2.

1) Выбираем тему «Взаимодействие тел» из учебника А В Перышкина «Физика 7» (2002 г )

2) Осуществляем научно-методический анализ темы и строим ее граф

Учебные элементы содержания темы 1 - отношения между физическими телами, 2 - взаимодействие тел, 3 - отсутствие взаимодействия между телами, 4 — изменение скорости тела, 4 1 - явление отдачи (изменение скорости тела по направлению)

3) К каждой точке графа темы подбираем отдельный демонстрационный эксперимент (или серию опытов)

Взаимодействие двух тел можно наглядно продемонстрировать на следующем простом опыте- при сближении двух одинаковых резиновых мячей одновременно деформируются оба мяча Далее можно поставить серию простых демонстраций, которые непосредственно указывают на то, в результате взаимодействия изменяется скорость тела Следует также не только рассказать учащимся, что на основе взаимодействия объясняется движение ракет, воз-

никновение силы отдачи при выстреле из винтовки, но и по возможности продемонстрировать сказанное на опыте

4) Из системы выбираем демонстрационный опыт для видеосъемки «Бумажный пароходик» Опыт требует тщательной предварительной подготовки, небольших по размеру материалов и отличается «капризностью», т е не всегда может получиться с первого раза

Оборудование опорожненное яйцо, спирт, вата, наперсток, бумажный пароходик; емкость с водой

В «паровой котел» из опорожненного яйца набирается немного воды Нагревая «паровой котел» намоченной в спирте ваткой в наперстке, образуется пар, и пароходик начинает двигаться Вырываясь струей в одну сторону, пар заставляет весь пароходик двигаться в противоположную сторону (рис 5)

Отмечено, что выбранные демонстрационные эксперименты для видеосъемки необходимо адаптировать к соответствующим условиям Алгоритм подготовки и адаптации опыта к условиям видеосъемки представлен в виде разработки режиссерского замысла, в состав которого входит 1) идейное истолкование видеосюжета, 2) характеристика персонажей; 3) определение стилистических особенностей актерского исполнения, 4) решение во времени, 5) решение в пространстве, 6) характер и принципы звукового сопровождения

В итоге рассмотрения вопроса о технологии создания и применения аудиовизуального КСОФ с позиций деятельностного подхода сформирована структура сложного обобщенного умепня создавать н применять цифровые аудиовизуальные комплексные средства обучения физике. Ею является совокупность пяти частных обобщенных умений

1) проектировать аудиовизуальное КСОФ и подбирать оборудование, необходимое для его создания,

2) проводить демонстрационный физический эксперимент в условиях фиксации изображения и звука,

3) создавать учебные видеосюжеты,

4) создавать учебные мультимедиа презентации эксперимента, сопровождаемые видеороликом или Р^Ь-анимацией,

5) создавать персональные технологии обучения физике на основе аудиовизуального КСОФ

Методики реализации частных умений основаны на практическом воплощении специальных алгоритмов и механизмов. Освоение последних студентами составляет основу формирования соответствующих частных умений

В ходе исследования разработана методика подготовки будущего учителя к созданию и применению цифровых аудиовизуальных комплексных

Рис. 5

средств обучения физике Она основана на компонентной модели педагогической технологии и предусматривает цель подготовки студентов к созданию и применению собственных аудиовизуальных комплексных средств обучения физике на цифровой основе

Методика подготовки будущего учителя к созданию и применению аудиовизуальных КСОФ предполагает выполнение четкой последовательности этапов В общем виде выделены три этапа в практической реализации методики (таблица 2)

Таблица 2

Этапы практической реализации методики подготовки будущего учителя

к созданию и применению А В КСОФ

Этапы методики Цель этапа Методические приемы

1 Подготовительный (мотивационный) Формирование мотивационных установок на овладение умениями создавать и применять АВ КСОФ Изложение нового материала в процессе беседы, лекции, работа с дидактическими видеоматериалами по физике, анкетирование

2 Развивающий Формирование умений создавать и применять АВ КСОФ Проектная деятельность, экспертная оценка

3 Завершающий Анализ и коррекция результатов Качественная и количественная обработки результатов

Наиболее эффективным способом формирования частных обобщенных умений явилась проектная деятельность студентов На основе сопоставления этапов технологии создания и применения аудиовизуального комплексного средства обучения физике и преобладающих для этих этапов умений получены следующие этапы проектной деятельности (таблица 3)

Таблица 3

Соответствие этапов технологии создания и применения АВ КСОФ

и выявленной структуры умений этапам проектной деятельности

№ Этап проектной деятельности № этапа технологии создания и применения АВКСОФ Формируемые умения

1 Выбор темы проекта 1,2,3,4 - проектировать аудиовизуальное КСОФ и подбирать оборудование, необходимое для создания АВ КСОФ,

2 Разработка и осуществление проекта 5 - проводить демонстрационный физический эксперимент в условиях фиксации изображения и звука, - создавать учебные видеосюжеты, - создавать учебные мультимедиа презентации эксперимента, сопровождаемые видеороликом или ПазН-анимацией,

3 Оформление результатов проекта 6 - создавать персональные технологии обучения физике на основе аудиовизуального КСОФ

Основу всей формирующей деятельности составили деятельностный и личностно-ориентированный подходы Деятельностный подход к подготовке будущих учителей обеспечивает формирование у них умений по созданию и применению аудиовизуальных КСОФ без предварительного заучивания нового материала - он усваивается путем непроизвольного запоминания в дейст-

вии Усвоение новых знаний и умений происходит гораздо легче, скорее и становится более доступным, чем при использовании других форм обучения Личностно-ориентированный подход реализуется на основе выбора специальных путей, средств, форм, максимально расширяющих свободу и повышающих самостоятельность и активность студентов

Основные положения методики подготовки будущих учителей к созданию и применению АВ КСОФ формулируются следующим образом- целью методики должна стать подготовка будущих учителей к созданию и применению собственных аудиовизуальных комплексных средств обучения физике на уровне педагогических технологий,

- подготовку будущих учителей к созданию и применению собственных АВ КСОФ целесообразно осуществлять в рамках спецкурса на пятом курсе специалитета, либо на первом курсе магистратуры,

- основу всей формирующей деятельности должны составлять деятельно-стный и личностно-ориентированный подходы,

- теоретическая часть подготовки предполагает усвоение основных понятий, теорий, определяющих создание и применение АВ КСОФ, практическая часть нацелена на овладение этим сложным обобщенным умением,

- организационными формами учебной деятельности должны стать лекции, практические и лабораторные занятия,

- на начальном этапе обучения необходимо добиться осознания каждым студентом значения подготовки к созданию и применению АВ КСОФ в условиях технологизации физического образования и необходимости личного участия учителя в данном процессе, на конечном - научить проектировать персональные технологии обучения физике на основе применения АВ КСОФ,

- формирование знаний и умений по созданию и применению аудиовизуальные КСОФ у будущих учителей целесообразно осуществлять поэтапно и на основе проектной деятельности,

- текущий контроль должен осуществляться на всех видах занятий, его основная задача - представление фактического материала для диагностики и рефлексии подготовки студентов к созданию и применению АВ КСОФ, итоговый контроль в виде разработанного персонального АВ КСОФ и его защиты должен быть направлен на выявление структуры сформированного умения и степени соответствия КСОФ заявленным критериям

В третьей главе «Педагогический эксперимент» рассмотрены организация и результаты педагогического эксперимента Эксперимент проводился с 1999 по 2006 гг Всего в эксперименте участвовало около 400 студентов и 30 учителей. Результаты отражены в таблице 4.

В результате констатирующего этапа эксперимента было установлено, что основные трудности в применении электронных дидактических информационных средств в процессе обучения возникают из-за несоответствия этих средств содержанию учебного процесса, личности учителя и конкретным технологическим приемам и методам работы педагога-физика

Таблица 4

Этапы педагогического эксперимента_

Этап педагоги-чесхого эксперимента ..lî III Количество \П1 4МИШ WM Jr 1<1 tel'lliunvw Экспериментальная база

Констатирующий 1999-2003 Учителя - 20 Студенты -100 Стерлитамак, школы №№ 1,2,3,4,5,10,12,21, 18,22, профессиональный лицей № 60 с Толбазы, школа № 1

Поисковый 2002-2005 Учителя-4 Студенты-300 Стерлитамак, Стерлитамакская государственная педагогическая академия

Обучающий 2004-2006 Учителя - 9 Студенты-300 Стерлитамак, Стерлитамакская госпедакадемия, школы № 5,12,22, Стерлитамакский филиал Уфимского института повышения квалификации работников образования Благовещенск, Благовещенский госпедуниверси-тет

Выяснилось, что деятельность по созданию средств обучения физике как учителям, так и студентам знакома Однако описание плана работы по созданию этих средств вызывает у них затруднения Кроме того, у учителей есть стремление использовать на своих уроках СНИТО, некоторые из них разрабатывают педагогические программные средства Учителя и студенты знакомы с целесообразностью комплексного применения ТСО, современных и традиционных средств обучения и информированы о педагогическом эффекте такого применения Они считают, что принять участие в процессе создания собственных КСОФ было бы интересно Их привлекает возможность реализации определенных идей, собственных взглядов на процесс обучения

В результате констатирующего эксперимента был выделен перечень необходимых умений по созданию и применению аудиовизуального КСОФ Результаты анкетирования студентов показали, что данные умения у них сформированы неудовлетворительно В целом, констатирующий эксперимент подтвердил необходимость подготовки студентов к созданию и применению АВ КСОФ в структуре их педагогического образования

В результате поискового эксперимента была создана программа экспериментальной работы по подготовке студентов к созданию и применению АВ КСОФ, уточнено содержание лекционных, практических и лабораторных работ Выделены виды и содержание деятельности студентов по созданию и применению аудиовизуального КСОФ, а также критерии и контролирующие материалы для выяснения сформированности у студентов этих видов деятельности Данные поискового этапа педэксперимента позволили уточнить и скорректировать теоретические аспекты названной методики и подготовить ее для внедрения в практику

В ходе обучающего эксперимента была установлена педагогическая эффективность предложенной методики Педагогический эффект от использования методики представлялся в виде следующих учебных элементов

• число студентов, овладевших технологией создания и применения аудиовизуальных КСОФ,

• готовность студентов к созданию и применению А В КСОФ;

• качество созданных студентами аудиовизуальных КСОФ.

Число студентов, овладевших технологией создания и применения аудиовизуальных КСОФ оценивалось по двум показателям; числу представленных студентами персональных АВ КСОФ и набранной суммы баллов по рейтинговой системе курса. Доля студентов, справившихся с поставленной задачей по созданию аудиовизуальных КСОФ и набравших необходимое количество баллов, составила 96,6 % от общего числа студентов.

Готовность студентов к созданию и применению АВ КСОФ оценивалась по пяти критериям, соответствующим выделенным пяти частным обобщенным умениям. Для объективной оценки количества и качества усвоения студентами знаний по каждому критерию выделялись показатели в виде эталонов умений, которые, в свою очередь, делились на элементы, определяющие содержание умений. Критерии готовности, количественно выраженные через показатели, соответствуют коэффициентам полноты выполнения операций для каждого элемента, входящего в эталон. Результаты представлены в виде диаграммы на рисунке 6.

ко^фицнент вы потения операций

12 3 4 5

УМЕНИЯ:

1 - проектирование аудиовизуального КСОФ и подбор оборудования, необходимого для его создания;

2 - проведение демонстрационного эксперимента в условиях видеосъемки;

3 ~ создание учебного видеосюжета {или Р^-анимации) эксперимента;

4 - создание учебных мультимедиа презентаций эксперимента, сопровождаемы* видеороликом

(или Р1а8^-энимацией);

5 - создание персональных технологий обучения физике на сх:нове аудиовизуального КСОФ.

Рис. 6. Диагностика развития формируемых умений

Сформирован ность у студентов умений по созданию и применению аудиовизуального КСОФ проверялась с помощью констатирующих, серийных и завершающих срезов. Серийные срезы проводились на этапе адаптации демонстрационного эксперимента к условиям видеосъемки, когда студентами составлялся режиссерский сценарий постановки эксперимента, и осуществлялась его видеозапись. Наблюдение за процессом выполнения заданий показали, что не все учебные элементы студентами выполнялись правильно. Видеосъемка в

отдельных случаях позволила обнаружить несоответствие методики и техники проведения студентом демонстрационного эксперимента требованиям, предъявляемым к опыту и его проведению По завершении обучающего эксперимента было обнаружено, что студенты стали активнее работать и серьезнее относиться к выполнению заданий Из рисунка 6 видно, что все виды деятельности успешно усваиваются студентами

Поскольку готовность предполагает не только наличие необходимых знаний, умений и навыков, но и рассматривается как активное действенное состояние личности, нами выделены следующие критерии психологической готовности будущих учителей к созданию и применению АВ КСОФ Это- согласие студентов на участие в видеосъемке, инициативность, выполнение заданий не по образцу, объема работы сверх установленной нормы Результаты оказались таковы, что первому критерию соответствуют 87,3 % от числа тех студентов, которые справились с поставленной задачей по созданию и применению аудиовизуальных КСОФ Наблюдения показали, что некоторые студенты не просто создавали комплексное средство обучения, но и модернизировали его, включая в видеоэксперимент мультипликационные вставки, представляли демонстрационный эксперимент в виде портфолио Инициативные студенты помогали своим товарищам в создании видеосюжетов и презентаций, создавали сразу несколько аудиовизуальных КСОФ После окончания подготовки студенты изъявляли желание приобрести аудиовизуальные КСОФ однокурсников с целью применения в практике обучения

Качество созданных студентами аудиовизуальных КСОФ оценивалось с помощью разработанных в исследовании критериев достижимости цели их создания и применения Применялась также экспертная оценка аудиовизуального КСОФ В качестве экспертов выступали учителя школ и преподаватели педагогических вузов гг Благовещенска, Уфы и Стерлитамака

Применялась константная методика проведения педэксперимента Метод критерия знаков позволил сравнить результаты обучения по предложенной методике между студентами одной и той же группы в разные периоды времени Выборки учащихся создавались из всех участников эксперимента методом случайного отбора Для этого готовые аудиовизуальные КСОФ извлекались поочередно из электронных папок компьютера Так было отобрано 35 АВ КСОФ, созданных студентами из СГПА и БГПУ Сравнивались коэффициенты выполнения операций в серийном и завершающем срезах для каждого вида деятельности по созданию и применению аудиовизуального КСОФ. Применение статистического метода критерия знаков к обработке результатов обучающего этапа педагогического эксперимента позволило полностью подтвердить альтернативную гипотезу, что свидетельствует о доказанности выдвинутого в начале исследования теоретического предположения

Основные результаты я выводы исследования

1. Проведен анализ научной, научно-методической, психолого-педагогической и нормативной литературы по теме исследования и обобщен опыт учителей Показано, что существует противоречие между потребностью

учителя физики, проектирующего и разрабатывающего персональные педагогические технологии, в персональных средствах обучения физике, соответствующих методическим и личностным особенностям учителя, а также личностным особенностям учащихся, и отсутствием технологии создания таких средств, а также методики подготовки будущего учителя физики к их созданию и применению Психолого-педагогический анализ роли учителя в создании средств обучения физике и их комплексов позволил обосновать необходимость и значимость подготовки будущих учителей к созданию и применению персональных СО физике и позволил выдвинуть предположение о том, что сформировать у будущих учителей умение создавать и применять в учебном процессе собственные аудиовизуальные комплексные средства обучения физике на цифровой основе возможно, если формирование этого умения сделать элементом системы методической подготовки, выявить структуру этого обобщенного умения и разработать методику его формирования

2 Предложена модель создания и применения аудиовизуального комплексного средства обучения физике, включающая- источники создания и применения аудиовизуального КСОФ, принципы, которыми следует руководствоваться, требования как к самому АВ КСОФ, так и к процессу его создания и факторы, оказывающие непосредственное влияние на создание и применение аудиовизуального комплексного средства

3 Разработана технология создания и применения цифровых аудиовизуальных комплексных средств обучения физике и в соответствии с ней выявлена структура сложного обобщенного умения создавать и применять аудиовизуальные КСОФ в виде совокупности пяти частных обобщенных умений

4 Разработана методика подготовки будущего учителя к созданию и применению цифровых АВ КСОФ Определены возможности проектной деятельности студентов для формирования частных обобщенных умений по созданию и применению аудиовизуального КСОФ Сформулированы основные положения методики

5 Проведен педагогический эксперимент, который доказал педагогическую эффективность предложенной методики подготовки будущих учителей к созданию и применению аудиовизуальных комплексных средств обучения физике Эта методика не только стимулирует интерес к учительской профессии, к предмету - физике и науке теории и методики обучения физике, но и приводит к повышению эффективности подготовки студентов к применению информационных технологий в обучении физике, в целом У будущего учителя, побывавшего в роли создателя персональных средств обучения, формируется мотивация к их применению Созданные аудиовизуальные комплексные средства обучения физике в последствии применялись студентами в преподавании Так была подтверждена гипотеза исследования

Есть все основания утверждать, что противоречие между потребностью учителя физики в персональных средствах обучения как компонента персональной педагогической технологии, с одной стороны, и отсутствием технологии создания таких средств и методики подготовки к их созданию и примене-

нию, с другой стороны, в определенной степени нашло свое разрешение через обоснование возможности эффективно подготовить будущего учителя к созданию и применению цифровых аудиовизуальных комплексных средств обучения физике в рамках спецкурса Результаты исследования можно рассматривать как важный шаг к практической реализации личностно ориентированной парадигмы образования в педагогической деятельности конкретного учителя В дальнейшем целесообразно разработать методику подготовки будущего учителя к созданию и применению других комплексных средств обучения физике

Основные идеи и результаты исследования отражены в следующих публикациях:

1 Ларионова В В , Машиньян А А Подготовка будущег о учителя к созданию и применению аудиовизуальных комплексных средств обучения физике // Информатика и образование Научно-мстодичсский журнал , Изд-во «Образование и информатика» - M, 2006 -№ 12 - С 113-116 -0,2пл (авторский вклад 50 %)

2 Ларионова В В Создание и применение аудиовизуальных комплексных средств обучения физике // Объединенный научный журнал / M , 2006 - № 23 (183) - С 26-30 - 0,3 п л

3 Ларионова В В Разработка и применение информационных комплексов средств обучения физике // Преподавание физики в высшей школе Научно-методический журнал / МПГУ - M , 2005 -№31 -С 43-47 -0,25 пл

4 Ларионова В В Проект по созданию комплексного средства обучения физике // Материалы V Международной научной конференции «Физическое образование проблемы и перспективы развития» - M МПГУ, 2006 -С 125-130 -0,35 п л

5 Ларионова В В Технологический подход к обучению физике // Современные проблемы физико-математического и методического образования Труды Всероссийской научной конференции (16-17 сентября 2004 г, г Стер-литамак) - Уфа Гилем, 2004 -ТЗ -С 21-25 -0,25 пл

6 Ларионова В В Некоторые аспекты комплексного использования современных технических средств обучения // Современное физическое и методическое образование в школе и вузе проблемы организации профильного обучения Сборник научно-методических статей - Уфа РИО БашГУ, 2004 -С 23-26 - 0,2 п л

7 Ларионова В В К вопросу о создании средств обучения физике // Проблемы современного физического образования школа и вуз Научные труды региональной научно-практической конференции Октябрь, 2005 год - Армавир РИД АГПУ, 2005 -С 31-33 -0,15 п л

8 Ларионова В В Технологический подход к обучению как необходимое условие модернизации профессионального образования // Модернизация системы профессионального образования на основе регулируемого эволюционирования Материалы 3-й Всероссийской научно-практической конференции В 6ч Ч 3 / Южно-Уральск гос ун-т, Ин-т доп проф-пед обра^, Отв Ред ДФ Ильясов - Челябинск Изд-во «Образование», 2004 - С 87-90 - 0,2 п л

9 Ларионова В В Модернизация учебного процесса на основе применения новых информационных технологий // Модернизация системы профессионального образования на основе регулируемого эволюционирования Материалы 2-й Всероссийской научно-практической конференции В 4 ч Ч 3 / Южно-Уральск гос ун-т, Ин-т доп проф -пед образ , Отв Ред Д Ф Ильясов - Челябинск Изд-во «Образование», 2003 - С 87-90 - 0,2 п л

10 Ларионова В В Теоретический аспект разработки и применения комплекса обучающих средств на уроках физики // Сборник тезисов Десятом Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых Тезисы докладов В 2т Т 2 - Екатеринбург-Красноярск Изд-во «АСФ России», 2004 -С 1110-1112 -0,15 пл

Попп к печ 09 04 2007 _0бъемХ25пл_Зш<аз№_84-Ш¿Шш.

Типография МГТГУ

Содержание диссертации автор научной статьи: кандидата педагогических наук, Ларионова, Валентина Владимировна, 2007 год

Введение.

Глава 1. Состояние проблемы подготовки будущего учителя к созданию и применению средств обучения физике.

§1.1. Анализ научной, нормативной и учебно-методической литературы по проблеме подготовки будущего учителя к созданию и применению средств обучения физике.

§ 1.2. Создание и применение средств обучения физике как педагогическая проблема.

1.2.1. Создание средств обучения физике.

1.2.2. Комплексное применение средств обучения физике.

1.2.3. Демонстрационный физический эксперимент как основа аудиовизуального комплексного средства обучения физике.

§ 1.3. Теоретические основы создания и применения аудиовизуального комплексного средства обучения физике.

Выводы по 1 главе.

Глава 2. Методика подготовки будущего учителя к созданию и применению аудиовизуальных комплексных средств обучения физике.

§2.1. Модель создания и применения аудиовизуального комплексного средства обучения физике.

§ 2.2. Технология создания и применения аудиовизуального комплексного средства обучения физике.

2.2.1. Проектирование аудиовизуального комплексного средства обучения физике.

-32.2.2. Подбор и подготовка оборудования, необходимого для создания аудиовизуального комплексного средства обучения физике.

2.2.3. Подготовка и реализация демонстрационного физического эксперимента.

2.2.4. Создание учебного видеосюжета демонстрационного физического эксперимента.

2.2.5. Разработка учебной мультимедиа презентации.

2.2.6. Создание персональной технологии обучения школьников на основе аудиовизуального комплексного средства обучения физике.

§ 2.3. Методика подготовки будущего учителя к созданию и применению аудиовизуальных комплексных средств обучения физике.

Выводы по 2 главе.

Глава 3. Педагогический эксперимшг.

§ 3.1. Констатируюпщй этап педагогического эксперимента.

§ 3.2. Поисковый этап педагогического эксперимента.

§ 3.3. Обучающий педагогический эксперимент.

Выводы по 3 главе.

Введение диссертации по педагогике, на тему "Подготовка будущего учителя к созданию и применению аудиовизуальных комплексных средств обучения физике на цифровой основе"

Информационные технологии обучения (ИТО) - это педагогические технологии, использующие специальные способы, программные и технические средства для работы с информацией. Для их внедрения в образовательный процесс предусмотрено соответствующее развитие материальной базы всех общеобразовательных учреждений, специалистами создается множество дидактических информационных средств (компьютерных программ, видеофильмов, мультимедийных материалов). Однако внедрение ИТО в образовательный процесс по физике пока испытывает затруднения.

На международной конференции «Информационные технологии в образовании» в 2005 году было отмечено, что мотивация учителей к применению ИТО за последние три года не изменилась. Хотя учителя перестали испытывать трудности в приобретении мультимедийных курсов по физике, количество учителей, довольных их качественным уровнем, сократилось в два раза. По результатам констатирующего эксперимента основными трудностями в применении электронных дидактических информационных средств являются их неполное соответствие содержанию учебного процесса, логике его представления и личности учителя, конкретным технологическим приемам и методам работы.

Реализация педагогических технологий - основной инструмент ориентации общего образования на личностное развитие учащихся. Непременным условием практического воплощения педагогических технологий некоторые ученые считают учет профессионально-личностных особенностей самого педагога. Поэтому вполне правомочным и подтверждаемым практикой является требование персонификации педагогических технологий. Следуя теоретическим положениям подготовки будущего учителя физики к проектированию персональных педагогических технологий, создание собственных средств обучения (сокращенно - СО) - средств, которые обеспечивают необходимое педагогическое воздействие через персональные методические приемы работы конкретного учителя физики, можно рассматривать в качестве преддверия создания персональных технологий обучения. Потребность в создании таких СО приходит, когда творческому учителю физики не удается гармонично приспособить доступные средства обучения к своей методической системе. Учитель начинает испытывал» неудовлетворенность от несоответствия возможностей, которые предоставляют существующие средства, задачам, которые на них возлагает его собственная методическая система обучения.

Практика показывает, что учителя, работающие на технологическом уровне и достигающие заметных педагогических результатов, не только разрабатывают персональные СО, но также создают собственные комплексы и даже системы средств обучения физике. Таким образом, актуальность данного исследования обусловлена противоречием между потребностью учителя физики, проектирующего и разрабатывающего персональные педагогические технологии, в персональных средствах обучения физике, соответствующих его методическим и личностным особенностям, а также личностным особенностям учащихся, и отсутствием технологии создания таких средств и методики подготовки будущего учителя физики к их созданию и применению.

Спектр исследований, проводимых в области профессионально-методической подготовки учителя физики, широк и многопланен. Исследована система профессионально-методической подготовки преподавателя физики в классическом университете; разработаны теоретические основы методической подготовки учителя физики, исследованы методологический и культурологический компоненты методической подготовки; изучена конструктивно-проектировочная деятельность в структуре профессиональной подготовки учителя физики; разработаны теоретико-методические основы формирования у будущего учителя физики умения проектировать персональные технологии; есть работы, посвященные проблеме подготовки к использованию учебных задач, учебного эксперимента, технических средств обучения, информационных технологий обучения и др. Однако приходится констатировать, что в явном виде применение теоретических положений и концепций, представленных в этих исследованиях, не ведут к формированию у будущих учителей умений создавать и применять персональные средства обучения физике.

Реализация педагогических технологий, как правило, опирается на комплексное применение СО. Комплекс средств обучения - это оптимальное множество взаимосвязанных между собой средств обучения (компонентов), необходимых для изучения данного вопроса программы, подбираемое в соответствии с особенностями познавательной деятельности учащихся, оптимальной методикой преподавания и количеством времени, отводимого на изучение вопросов, обладающее целостностью и определенной структурой, так как компоненты функционально связаны между собой содержанием и методикой преподавания вопросов, не повторяют друг друга, усиливают педагогические возможности каждого (СТ. Шаповаленко). Всем требованиям учебного комплекса, как в отношении методических, так и в отношении эргономических характеристик, соответствует комплексное средство обучения фишке (сокращенно КСОФ) - концентрированное объединение на базе современной аудиовизуальной, информационной и компьютерной техники любых возможных средств обучения, основной задачей которого является достижение наибольшего педагогического эффекта. Таким образом, процесс создания и применения КСОФ включает в себя использование информационной техники (средств обработки, хранения, распространения и обмена учебной информации); аудиовизуальной техники (средств накопления и сбора аудиовизуальных материалов) и компьютерной техники (средств программирования и использования программных продуктов).

КСОФ, которые представляют школьникам информацию через аудиовизуальный канал называются аудиовизуальными комплексными средствами обучения физике (сокращенно -ЛВ КСОФ).

Поскольку основой (центром) аудиовизуального комплексного средства является компьютер, а носители, на которые записывается и с которых воспроизводится видеоинформация цифровым методом, - это винчестер, СБ- либо БУБ-диски, то видна четкая граница между традиционными аудиовизуальными средствами обучения и аудиовизуальными КСОФ. Для этого рассматриваемые нами средства обучения обозначены как аудиовизуальные комплексные средства обучения фишке на цифровой основе. Далее в исследовании аббревиатурой ЛВ КСОФ мы обозначаем только такие средства, подразумевая их применение с использованием цифровых носителей.

Объект исследования: методическая подготовка будущего учителя физики.

Предмет исследования: методика подготовки будущего учителя к созданию и применению аудиовизуальных комплексных средств обучения физике на цифровой основе.

- формирование этого умения сделать элементом системы методической подготовки;

- выявить структуру данного обобщенного умения;

- осуществлять поэтапное его формирование.

В соответствии с целью и гипотезой перед исследованием были поставлены следующие задачи:

- изучение состояния проблемы подготовки будущего учителя к созданию и применению средств обучения физике;

- моделирование процесса создания и применения цифрового аудиовизуального комплексного средства обучения физике;

- разработка методики подготовки будущих учителей к созданию и применению цифровых аудиовизуальных комплексных средств обучения физике;

Методологическую основу исследования составили:

- теоретические основы методической подготовки будущих учителей физики (С.Е. Каменецкий, В.В. Мултановский, Н.С. Пурышева, В.Г. Разумовский, A.B. Усова, Л.С. Хижнякова, Т.Н. Шамало, Н.В. Шаронова и др.);

- теоретико-методические основы формирования знаний и умений в процессе обучения физике (Н.Е. Важеевская, A.A. Бобров, В.А. Завьялов, Л.Я. Зорина, H.A. Иродова, Н.В. Кочергина, A.B. Перышкин, A.A. Пинский, A.B. Усова и др.);

-общефилософская концепция системного подхода (A.A.Богданов, Л. Берталанфи, И В. Блауберг, Э.Г. Юдин и др.), теория поэтапного формирования умственных действий (П.Я. Гальперин, Н.Ф. Талызина), теория лично-стно-ориентированного обучения (Е.В. Бондаревская, В.И. Данильчук, Е.В. Сериков, И.С. Якиманская и др.);

-теория технологизации образовательного процесса (В.ПБеспалько, М.В. Кларин, Г.К. Селевко и др.), концепции технологизации физического образования (С.Е. Каменецкий, НС. Пурышева, АА. Машиньян) и концепция подготовки учителя физики к проектированию персональных педагогических технологий обучения (A.A. Машиньян);

- теоретические положения дидактики высшей школы (С.И. Архангельский, В.И. Загвязинский, С.Д. Смирнов и др.);

- педагогические теории использования средств обучения в образовательном процессе (С.Г. Шаповаленко, С.И. Архангельский, В.В. Краевский, И.Я. Лернер, Т.С. Назарова, Е.С. Палат, П.И. Пидкасистый);

- дидактические теории комплексного использования средств обучения (С.Г. Шаповаленко, И.И. Дрига, Л.С. Зазнобила, Т.С. Назарова, Л.П. Прессман, Г.И. Pax и др.);

- концепция дифференцированного обучения физике (Н.С. Пурышева);

-исследования в области средств обучения и воспитания по физике

Л.И. Анциферов, Б.С. Зворыкин, A.A. Марголис, A.A. Покровский, И.М. Румянцев, С.А. Хорошавин и др.), частнометодические идеи комплексного использования средств обучения физике (А.Г. Восканян, Л.М. Иванцов, С.Е. Каменецкий, Н.С. Пурышева и др.);

-9- исследования, посвященные средствам новых информационных технологий и созданию СНИТО (Е.С. Полат, И.В. Роберт, А.В. Смирнов и др.);

- теоретико-технологические и практические основы создания и применения комплексов средств обучения (С.Г. Шаповаленко, Н.М. Шахмаев, Л ,П. Прессман, Т.С. Назарова и др.).

Для решения поставленных задач применялись следующие методы и виды деятельности:

• изучение философской, психолого-педагогической, методической, нормативно-правовой литературы по проблеме исследования;

• изучение и анализ передового педагогического опыта;

• моделирование процесса создания и применения аудиовизуального комплексного средства обучения физике;

• разработка методики подготовки будущих учителей к созданию и применению аудиовизуальных комплексных средств обучения физике;

• педагогический эксперимент во всех его формах (констатирующий, поисковый, обучающий).

Научная новизна исследования состоит:

-в обосновании необходимости включения в методическую подготовку будущего учителя физики такого элемента, как подготовка к созданию и применению цифровых аудиовизуальных комплексных средств обучения физике с целью дальнейшего эффективного применения информационных технологий в профессиональной деятельности учителя, и возможности реализации такой подготовки в рамках специального учебного курса;

-вразработке модели создания и применения цифрового аудиовизуального комплексного средства обучения физике, включающей 1) источники, на которых основывается данный процесс; 2) принципы, которыми следует руководствоваться; 3) требования - как к самому средству, так и к процессу его создания и 4) факторы, оказывающие непосредственное влияние на создание и применение аудиовизуального КСОФ;

-10- в разработке технологии создания и применения АВ КСОФ, основанной на компонентной модели педагогической технологии и предусматривающей реализацию шести последовательных этапов: организационного, информационного, содержательного, дизайн-эргономического, технического и технологического;

-в выявлении структуры обобщенного умения создания и применения аудиовизуального комплексного средства обучения физике на цифровой основе через систему частных умений 1) проектировать аудиовизуальное КСОФ и подбирать оборудование, необходимое для его создания; 2) проводить демонстрационный физический эксперимент в условиях фиксации изображения и звука; 3) создавать учебные видеосюжеты; 4) создавать учебные мультимедиа презентации эксперимента, сопровождаемые видеороликом или Р^Ь-анимацией; 5) создавать персональные технологии обучения физике на основе аудиовизуального КСОФ;

-в разработке методики подготовки будущих учителей к созданию и применению цифровых аудиовизуальных комплексных средств обучения физике, ориентированной на проектирование персональных педагогических технологий.

Теоретическая значимость исследования состоит:

- в развитии теоретических основ методической подготовки будущего учителя физики путем включения в нее подготовки к созданию и применению аудиовизуальных комплексных средств обучения на цифровой основе, реализация которой позволит учителю не только создавать и применять в своей работе собственные аудиовизуальные комплексные средства обучения физике для того, чтобы успешно проектировать персональные технологии обучения физике в соответствии с личностно ориентированной парадигмой образования, но и оценивать существующие цифровые образовательные ресурсы, модернизировать их в соответствии с методическими и личностными особенностями;

- в разработке модели создания и применения аудиовизуального комплексного средства обучения физике;

- в выявлении структуры сложного обобщенного умения создавать и применять аудиовизуальные комплексные средства обучения физике на цифровой основе.

Апробация и внедрение результатов исследования

Результаты исследования докладывались и обсуждались на:

1. Международной научно-методической конференции «Новые технологии в преподавании физики: школа и ВУЗ (НШФ-1У) (Москва, 2005).

2. Международной научной конференции «Физическое образование: проблемы и перспективы развития» (Москва, 2006).

3. Всероссийской научной конференции «Современные проблемы физико-математического и методического образования» (Уфа, 2004).

4. Региональной научно-методической конференции «Проблемы современного физического образования: школа и вуз» (Армавир, 2005).

6. Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (Москва, 2004).

На защиту выносятся:

1. Положение о необходимости включения в методическую подготовку будущего учителя физики такого элемента, как подготовка к созданию и применению цифровых аудиовизуальных комплексных средств обучения физике, и возможности реализации такой подготовки в рамках специального учебного курса.

2. Модель создания и применения цифрового аудиовизуального комплексного средства обучения физике.

-123. Технология создания и применения цифрового аудиовизуального комплексного средства обучения физике.

4. Структура обобщенного умения создания и применения аудиовизуального комплексного средства обучения физике на цифровой основе.

5. Методика подготовки будущих учителей к созданию и применению цифровых аудиовизуальных комплексных средств обучения физике.

Основное содержание диссертации.

Во введении обоснованы актуальность проблемы, цель, объект, предмет, задачи, гипотеза исследования, указываются его методологические основы и методы решения поставленных задач. Раскрываются новизна, теоретическая и практическая значимость, излагаются основные положения, выносимые на защиту. Кратко описано содержание работы. Приводятся сведения об апробации работы и имеющихся публикациях.

В первой главе - «Состояние проблемы подготовки будущего учителя к созданию и применению средств обучения физике» проведен анализ нормативной и учебно-методической литературы, а также диссертационных исследований по данной проблеме. Констатируется отсутствие разработанной методики подготовки будущих учителей к созданию средств обучения физике. Проанализированы различные подходы к определению и классификации СО, ТСО и средств новых информационных технологий (СНИТО) в дидактике и методике обучения физике. Рассмотрены вопросы создания СО и их комплексов, проблема комплексного применения СО в учебном процессе по физике.

Разработана информационно-источниковая модель АВ КСОФ. Выявлено, что вид любого КСОФ, в том числе и аудиовизуального, может быть представлен его информационно-источниковой моделью и эскизом сюжета. В качестве сюжета цифрового аудиовизуального комплексного средства обучения физике предложен учебный видеосюжет демонстрационного физического эксперимента, обработанный на компьютере и представленный презентацией, выполненной в программе Microsoft PowerPoint. Выявлены критерии отбора физических демонстраций для видеосъемки из системы демонстрационного физического эксперимента.

Определены теоретические основы создания и применения АВ КСОФ. Выделены три группы знаний, на которые следует опираться при создании и применении аудиовизуального комплексного средства обучения физике: общенаучные, психолого-педагогические и часгаометодические. Было выдвинуто предположение о том, что сформировать у будущих учителей умение создавать и применять в учебном процессе собственные аудиовизуальные комплексные средства обучения физике на цифровой основе возможно, если разработать его структуру и соответствующую методику подготовки.

Во второй главе «Методика подготовки будущего учителя к созданию и применению аудиовизуальных комплексных средств обучения физике» представлена модель создания и применения цифровых аудиовизуальных КСОФ -схематичное изображение основных элементов, на которых основывается данный процесс. Для максимального упрощения реализации модели на практике разработана технология создания и применения цифровых АВ КСОФ и в соответствии с ней выявлена структура сложного обобщенного умения создавать и применять цифровые аудиовизуальные комплексные средства обучения физике. Предложен алгоритм подготовки и адаптации физического опыта к условиям видеосъемки.

Разработана методика подготовки будущего учителя к созданию и применению цифровых аудиовизуальных комплексных средств обучения физике. Она основана на компонентной модели педагогической технологии и предусматривает цель подготовки будущих учителей к созданию и применению собственных аудиовизуальных комплексных средств обучения физике на цифровой основе. В общем виде выделены три этапа в практической реализации методики: подготовительный (мотивационный), развивающий и завершающий. Рассмотрена проектная деятельность студентов как наиболее эффективный способ формирования частных обобщенных умений. На основе сопоставления этапов технологии создания и применения аудиовизуального комплексного средства обучения физике и преобладающих для этих этапов умений получены этапы проектной деятельности. Сформулированы основные положения методики подготовки будущих учителей к созданию и применению АВ КСОФ.

В третьей главе «Педагогический эксперимент» рассмотрены организация и результаты педагогического эксперимента.

В заключении подведены основные итоги диссертационной работы.

-14В приложениях представлены список имеющихся видеоматериалов и электронных изданий по физике; анкеты для студентов и учителей, использованные при проведении педагогического эксперимента; рабочая программа спецкурса по подготовке будущих учителей к созданию и применению цифровых аудиовизуальных комплексных средств обучения физике и список сокращений, используемых в тексте.

Структура диссертации.

Диссертационное исследование состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, включающего 236 наименований и пяти приложений.

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

Выводы по 3 главе.

1.В результате констатирующего педагогического эксперимента было установлено, что основную трудность для учителя в применении электронных дидактических информационных средств в процессе обучения составляет методическая поддержка распространяемых и предлагаемых программных продуктов. Таким образом, констатирующий эксперимент подтвердил необходимость подготовки студентов к созданию персональных СО (в частности КСОФ) в практике педагогического образования. Данная необходимость подтверждается и создаваемыми для этого условиями нарастающей доступности и функциональных возможностей средств НИТО, а также простоты их эксплуатации. На примере создания аудиовизуального комплексного средства обучения был выделен перечень необходимых для этого умений. Результаты анкетирования студентов и учителей показали, что данные умения у них либо не сформированы, либо сформированы неудовлетворительно.

2. В результате поискового педагогического эксперимента была создана программа экспериментальной работы по подготовке студентов к созданию и применению АВ КСОФ, уточнено содержание лекционных, практических и лабораторных работ. Выделены виды и содержание деятельности студентов по созданию и применению аудиовизуальных КСОФ, а также критерии и контролирующие материалы для диагностики сформированное™ у студентов этих видов деятельности. Данные поискового педагогического эксперимента позволили уточнить и скорректировать теоретические аспекты названной методики и подготовить ее для внедрения в практику.

3. Обучающий этап педагогического эксперимента показал, что применение методики подготовки студентов к созданию комплексных средств обучения физике приводит к формированию у студентов необходимых им обобщенных и частных умений, а в последствии, к их развитию. Обнаружился рост интереса студентов к дисциплине ТиМОФ, в частности - к использованию информационных технологий в учебном процессе по физике. Созданные аудиовизуальные КСОФ в последствии применялись студентами в преподавании.

5. Применение статистического метода критерия знаков к обработке результатов педагогического эксперимента позволило полностью подтвердить альтернативную гипотезу, что свидетельствует о доказанности выдвинутого в начале исследования теоретического предположения (гипотезы исследования).