Системно-деятельностная метамодель обучения студентов физического факультета в классическом университете

Ланкина, Маргарита Павловна

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: Системно-деятельностная метамодель обучения студентов физического факультета в классическом университете

Автореферат

Автор научной работы: Ланкина, Маргарита Павловна
Ученая степень: доктора педагогических наук
Место защиты: Омск
Год защиты: 2005
Специальность ВАК РФ: 13.00.02

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Системно-деятельностная метамодель обучения студентов физического факультета в классическом университете"

(К -06

На правах рукописи

Ланки на Маргарита Павловна

СИСТЕМНО- ДЕЯТЕЛЬНОСТНАЯ МЕТА МОДЕЛЬ ОБУЧЕНИЯ СТУДЕНТОВ ФИЗИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТА В КЛАССИЧЕСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ

131)01)2-теория и методика обучения и воспитания (физика, высшее профессионапьноеобраэование)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание у чаюй степени доктора педагогических наук

Челябинск- 2005

Работа выполнена на кафедре общей физики ГОУ ВПО «Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского»

Научный консультант: локтор педагогических наук, профессор

Тулькибаева Надежда Николаевна

Официальные оппоненты: доктор педагогических наук, профессор

Карасова Ирина Степановна, доктор педагогических наук, профессор Оспенннкова Елена Васильевна, доктор педагогических наук, профессор Тесленко Валентина Ивановна

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный

университет»

Зашита состоится 15 февраля 2006 г. в 10 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 Челябинского государственного педагогического университета.

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор педагогических наук В.С. Елагина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Актуальность исследования. В процессе эволюции образовательной парадигмы, в основном сложившейся в 90-е годы XX века в России и обеспеченной концепцией фундаментализации высшего образования, исключительное внимание теоретиков, педагогов-практиков и управленцев привлекает актуальная проблема качества высшего образования. Интерес к качественным показателям деятельности высшей школы определяется следующими причинами:

• усилением зависимости темпов развития общества от уровня и масштабов высшего образования;

• переходом от индустриальной фазы в развитии экономики к экономике знаний и становлением информационной цивилизации;

• высшее образование из селективного, предполагающего отбор наиболее способной молодежи, становится массовым. И если недавно необходимое обществу качество высшего образования обеспечивалось природными способностями студентов или их принадлежностью к наиболее культурным слоям общества, то теперь необходимы дополнительные меры, направленные на развитие и обучение поступающих в вузы. Это особенно актуально для провинциальных вузов, для не очень крупных университетов, в которых остро стоит проблема снижения уровня подготовки абитуриентов;

• со становлением информационной цивилизации происходит интернационализация высшего образования как часть процесса глобализации, а это предполагает соответствие качественного уровня работы вузов некоторым всеобщим критериям и нормативам, необходимым для международной мобильности выпускников и студентов, особенно в связи с участием России в Болонском процессе;

• в связи с резким сокращением государственного финансирования высшего образования и устареванием материально-технической инфраструктуры вузов необходимо добиваться быстрого повышения качества высшего образования, иначе России не удержаться в числе технологически, экономически и культурно развитых государств мира.

Под качеством высшего образования понимается интегральная характеристика образовательного процесса и его результатов, выражающая меру их соответствия текущим и перспективным задачам социально-экономического развития общества, т.е. решается вопрос о том, насколько оно удовлетворяет запросы человека и общества, государства и сложившихся областей продуктивной деятельности человека (включая науку и образование).

Среди положений государственной концепции обеспечения качества высшего образования выделим те, к которым наше исследование имеет непосредственное отношение:

объективные условия, т.е. качественный уровень преподавателей и студентов, учебных программ и дидактических материалов, материально-технической, социально-бытовой и информационной инфраструктуры вузов;

разнообразные средства воздействия на работу вуза, в том числе конкретные технологии организации учебного и исследовательского процессов, а также методы оценки качества обучения и исследований на различных этапах.

При отборе критериев качества высшего образования акцент следует делать не только на квалификацию специалистов, но и на их компетентность и ответственность.

Практические подходы к решению проблемы обеспечения качества высшего образования связаны с определением актуальных и перспективных целей высшего образования; достижением современного понимания содержания образования и определением источников его обновления; разработкой механизмов, позволяющих поднять творческую продуктивность учебно-педагогической коммуникации преподавателей и студентов. Речь идет о проектировании содержания учебного процесса, о дидактике высшего образования XXI века, о новых, более эффективных педагогических технологиях, новых поколениях средств обучения, рассчитанных на повышение эффективности обучения в массовой аудитории, т.е. на оптимизацию образовательного процесса в вузе.

Таким образом, всегда остается актуальной проблема повышения качества подготовки специалистов, способных решать поставленные перед ними задачи грамотно, оперативно, перспективно. Для решения этой проблемы необходимо построить модели специалистов разных профилей, в том числе и модельфизика-исследователя. '

В последнее время оформилась новая задача для разработчиков моделей специалистов: представить требования к уровню подготовки выпускника, в том числе и физика-исследователя, в диагностируемой форме. Иначе говоря, цель обучения на физическом факультете классического университета необходимо поставить так, чтобы в любой момент можно было проверить степень ее достижения. ,

Для создания модели специалиста важно представлять структуру его деятельности. С этой целью формируется перечень ситуаций деятельности, далее — типовых задач, которые должен решать специалист, и соответствующих способов их решения. Причем нужен не только анализ состава деятельности, но и количественное соотношение элементов, логика деятельности.

лучать от преподавателей сведения о самом современном состоянии науки. С другой стороны, низкий уровень подготовки абитуриентов не позволяет большинству из них, когда они становятся студентами, качественно усваивать современные научные результаты - таким образом, для них разрыв между наукой и содержанием соответствующего учебного предмета расширяется и углубляется.

В ходе анализа психологической, дидактической и методической литературы мы обнаружили работы, связанные с отдельными аспектами интересующей нас проблематики: теории отбора и структурирования содержания образования (С.И. Архангельский, И.И. Ильясов, И.С. Карасова, A.B. Кор-жуев, В.А. Попков, П.И. Самойленко, A.B. Усова и др.); теория педагогического проектирования и прогнозирования образовательного процесса (B.C. Безрукова, B.C. Гершунский, Е.В. Оспенникова, В.Е. Радионов, В.М. Соколов и др.); разработка образовательных технологий (В.И. Андреев, В.П. Беспалько, М.В. Кларин, М.М. Левина, Г.К. Селевко, В.А. Сластенин, Н.О. Яковлева и др.); теоретические и психолого-педагогические аспекты обучения будущих специалистов в вузах (А.Н. Леонтьев, С.Л. Рубинштейн, Г.П. Щедровицкий, В.И. Загвязинский, Э.Ф. Зеер, О.С. Анисимов, В.В. Кра-евский, Н.В. Кузьмина, Ю.Н. Кулюткин, В.А. Сластенин, М.Н. Скаткин, Е.Э. Смирнова, Н.Ф. Талызина, В.И. Тесленко и др.); теоретические вопросы контекстного обучения (A.A. Вербицкий, Л.В. Медведева и др.); исследования структуры научной и педагогической деятельности ученых и преподавателей высшей школы (Ж. Адамар, С.И. Вавилов, П.Л. Капица, А. Пуанкаре, В.И. Андреев, З.Ф. Есарева, В.А. Кузнецова, Т.И. Руднева, Н.В. Шаронова, В.И. Ваганова и др.); теория решения задач (Г.А. Балл, В.М. Глушков, Ю.Н. Кулюткин, H.H. Тулькибаева, A.B. Усова, Л.М. Фридман, А.Ф. Эсаулов и др.); методические работы по отдельным темам и вопросам вузовских курсов физики.

В зарубежной англоязычной методической печати отмечается, что за последние 10 лет в преподавании физики во всем мире произошли изменения, вызванные следующими факторами: внедрением результатов исследований преподавания физики, использованием информационных технологий, отказом многих студентов специализироваться по физике, идеей о соответствии содержания физического образования различных групп студентов целям их будущей профессии. Изменения учебных планов и курсов физики в разных странах направлены на концептуальное понимание и когнитивные умения, требующие применять физические понятия и решать физические проблемы; обучение студентов строить модели физических явлений на основе экспериментальных результатов; обучение физике в контексте интереса студентов (приложения к «реальной жизни», обучение в полностью практической среде, охват большего количества тем, чем им может понадобиться в будущей карьере, изучение современной физики и квантовой механики в более ранние сроки по учебному плану и т.д.); интерактивную работу студентов и использование информационных технологий; разработку курсов и учебных планов для специальных групп студентов.

Зарубежные исследователи отмечают интересные для нас тенденции в преподавании физики на различных уровнях образования и для различных специальностей, но не строят целостных моделей подготовки физиков и преподавателей физики. Понятие «педагогическая технология» они не используют, а «технологии» понимают как информационные технологии.

Таким образом, до сих пор вопрос о технологии обучения будущих физиков-исследователей в университете исследован мало.

Анализ научных публикаций по методологическим, теоретическим, дидактическим и методическим вопросам высшего образования, а также собственный опыт обучения студентов физического факультета классического университета позволил нам выделить основное противоречие

• на социальном уровне: между потребностью общества в специалистах, способных работать в области фундаментальных физических исследований, и недостаточной готовностью большинства выпускников физфака классического университета к самостоятельной профессиональной исследовательской деятельности;

• на общенаучном (педагогическом) уровне: между определенностью цели обучения и недостаточной разработанностью методологических, теоретических и методических основ обучения будущих исследователей - физиков и преподавателей физики в классическом университете;

• на методическом уровне: между прочностью позиций традиционных методик обучения и необходимостью инноваций с акцентом на формирование когнитивных ключевых квалификаций исследователя.

Это противоречие, сформулированное на трех уровнях, порождает основную проблему: выявление методологических и методических основ, а также создание модели обучения будущих физиков-исследователей и преподавателей физики в классическом университете.

Для определения путей разрешения этой проблемы ее необходимо структурировать.

Процесс обучения студентов представляет собой полиструктурную сложную систему, для проектирования которой необходимо выявить системообразующие связи, как внутренние, так и внешние.

Эффективный процесс подготовки физиков требует квалифицированных преподавателей высшей школы, способных обучать будущих физиков-исследователей, а также преподавателей физики, способных работать на любых уровнях образования.

Для успешного освоения образовательно-профессиональной программы физического факультета классического университета абитуриент должен обладать достаточным начальным уровнем предметной подготовки. Следовательно, необходимы преподаватели физики, способные обеспечить достаточную предметную подготовку абитуриента.

Кроме перечисленных внешних связей, процесс обучения студентов физического факультета классического университета имеет еще и внутренние системообразующие связи, определяющие содержательно-процессуальное ядро обучения.

Проектирование сложного системного объекта предполагает его исследование средствами моделирования. Каждой выявленной связи соответствует своя модель объекта исследования, в результате объект представляется иерархией моделей различной общности — назовем ее метамоделыо обучения будущих специалистов в классическом университете.

Основная идея исследования: системно-деятельностная метамодель адекватно представляет процесс обучения будущих исследователей - физиков и преподавателей физики — в классическом университете и позволяет управлять этим процессом.

Выделенные основные подходы к проектированию процесса обучения студентов позволяют сформулировать тему исследования: «Системно-деятельностная метамодель обучения студентов физического факультета в классическом университете».

Цель исследования: выявить методологические и методические основы создания метамодели обучения будущих исследователей - физиков и преподавателей физики в классическом университете.

Объект исследования: процесс обучения студентов физического факультета в классическом университете.

Предмет исследования: системно-деятельностная метамодель как средство изучения процесса обучения будущих исследователей — физиков и преподавателей физики в классическом университете.

Гипотеза исследования. Возможно, что:

1. Общенаучной основой метамодели обучения студентов является системный подход, теоретико-методологической стратегией - деятельност-ный подход, при разработке практико-ориентированной тактики необходимо использовать аналитико-синтетические процедуры и различные виды умозаключений.

2. На этапе моделирования процесса обучения выявляются закономерности обусловленности, эффективности и описания объекта исследования. Имеет место иерархия классов принципов: а) моделирования, б) дидактических, в) разработки выявляющих и образующих заданий.

3. Системно-деятельностная метамодель обучения будущих физиков-исследователей и преподавателей физики в классическом университете как познавательное средство выполняет три функции: эвристическую, нормативную и объясняющую. На методологическом уровне системообразующими связями метамодели являются генетическая, функциональная и причинно-следственная. Теоретическое описание метамодели представляется концепцией обучения будущих физиков-исследователей и преподавателей физики в классическом университете, включающей общие положения, понятийный аппарат, теоретико-методологические основания, ядро и содержательно-смысловое наполнение.

4. Уровневая модель, построенная на причинно-следственной связи состояний субъекта образования во времени, позволяет выявить инвариант — когнитивные ключевые квалификации физиков-исследователей и преподавателей физики (логико-эвристические и методологические знания и умения),

обеспечивающие непрерывность развития субъекта образования на всех уровнях образования для освоения основной и дополнительных образовательно-профессиональных программ.

5. Психолого-дидактическими основаниями формирования когнитивных ключевых квалификаций физиков-исследователей и преподавателей физики являются: а) концепция фундаментализации физического образования, конкретизированная в метазнаниях (логико-эвристических и методологических), «развернутых» в деятельность студентов; б) теория планомерно-поэтапного формирования умственных действий П.Я. Гальперина; в) теория познавательной деятельности И.Н. Семенова.

В соответствии с целью и выдвинутой гипотезой в работе ставились следующие задачи исследования:

а) Разработать концепцию обучения будущих физиков-исследователей и преподавателей физики в классическом университете: общие положения, понятийный аппарат, теоретико-методологические основания, ядро и содержательно-смысловое наполнение. Определить подходы, выявить системообразующие связи, гносеологические и дидактические закономерности обучения студентов в классическом университете, сформулировать принципы моделирования и проектирования дидактического процесса на методологическом, дидактическом и методическом уровнях общности.

б) В уровневой модели, построенной на причинно-следственной связи, выделить инвариант — когнитивные ключевые квалификации исследователей (физиков и преподавателей) — логико-эвристические и методологические знания и умения, обеспечивающие готовность выпускника к исследовательской деятельности и непрерывность образования на различных уровнях и в рамках разных образовательных программ.

в) Определить основания формирования у студентов когнитивных ключевых квалификаций. Разработать проект дидактического процесса по общей физике и спецкурсам по программам «Преподаватель» и «Преподаватель высшей школы».

г) Разработать методику и определить способы создания педагогических ситуаций формирования у студентов логико-эвристических и методологических знаний и умений; сформулировать принципы разработки выявляющих и образующих заданий для студентов.

д) Разработать учебно-методический комплекс по дополнительным образовательно-профессиональным программам «Преподаватель физики» и «Преподаватель физики высшей школы» (предметный компонент), а также комплект заданий по общей физике для управляемого формирования операционального и рефлексивного уровней познавательной деятельности студентов.

2. Верифицировать разработанную метамодель в естественном педагогическом эксперименте в учебном процессе на различных уровнях образова-

ния: в классическом университете, других вузах, базовых школах физического факультета университета, а также в системе повышения квалификации работников образования.

Методологическая основа исследования: материалистическая диалектика и диалектическая логика как теория познания (Г.В.Ф. Гегель, Ф. Энгельс, Э.В. Ильенков, А.П. Шептулин, А.Г. Спиркин, В.А. Штофф, П.В. Коп-нин и др.); философия науки и структура научных исследований (И.Г. Герасимов, В.П. Кохановский, А.Л. Никифоров, А.И. Ракитов и др.); системный подход (И.В. Блауберг, В.Н. Садовский, Э.Г. Юдин, А.И. Уемов, И.Н. Семенов, Н.В. Кузьмина, Ф.Ф. Королев и др.); деятельностный подход и теория деятельности (А.Н. Леонтьев, ПЛ. Гальперин, Н.Ф. Талызина, Г.В. Сухо-дольский, В.П. Зинченко, Г.П. Щедровицкий и др.); теория моделирования (В.А. Штофф, В.А. Веников, Л.М. Фридман, Б.С. Гершунский, А.И. Уемов, И.Б. Новик, Е.В. Оспенникова и др.); психологические теории познавательных процессов, прежде всего мышления (С.Л. Рубинштейн, В.В. Давыдов, П.Я. Гальперин, Н.Ф. Талызина и др.); теории творчества (Я.А. Пономарев, Н.Ю. Посталюк, Д.Б. Богоявленская, И.И. Лапшин и др.), исследования структуры научной и педагогической деятельности ученых и преподавателей высшей школы (З.Ф. Есарева, В.И. Андреев, В.А. Кузнецова, Г. Селье и др.); теория решения задач (Г.А. Балл, А.Ф. Эсаулов, Л.М. Фридман, Ю.Н. Кулют-кин, H.H. Тулькибаева, A.B. Усова и др.); педагогические технологии и педагогическое проектирование (В.А. Сластенин, В.П. Беспалько, B.C. Безрукова, Г.К. Селевко, М.В. Кларин, М.М. Левина, Н.О. Яковлева и др.); теории алгоритмизации в обучении (Л.Н. Ланда, В.П. Беспалько и др.); педагогическая эвристика (Д. Пойа, В.Н. Соколов, Ю.Н. Кулюткин, В.Н. Пушкин и др.).

Методы исследования:

эмпирические: сбор научных фактов (анализ литературных источников по профессиональному образованию, по теории и методике обучения физике в вузах, по развивающему обучению, по дидактическим технологиям в высшей школе; анализ Государственных образовательных стандартов подготовки физиков в университете, Государственных стандартов дополнительных квалификаций «Преподаватель» и «Преподаватель высшей школы»; анализ других нормативных документов Министерства образования и науки Российской Федерации; анализ содержания общего курса физики; анализ содержания и структуры деятельности по решению научных задач; изучение опыта работы физиков-исследователей, преподавателей физики вузов и учителей физики в школах; анкетирование; метод экспертных оценок; документальное наблюдение; дидактический эксперимент); систематизация педагогических фактов и их обобщение;

теоретические: выявление оснований теоретического моделирования процесса обучения (анализ литературных источников по системному и дея-тельностному подходам, по моделированию и прогнозированию); анализ имеющихся в психологии и дидактике теоретических моделей с точки зрения их объясняющих и прогностических возможностей; анализ противоречий в системе теоретического знания; формулирование гипотез и теоретическое

моделирование учебного процесса как метамодели — иерархии моделей, основанных на различных связях между элементами (генетических, функциональных, причинно-следственных); получение практических следствий из построенной теоретической модели для проверки ее эффективности в педагогическом эксперименте; математические методы обработки результатов дидактического эксперимента.

Научная новизна исс ледования представлена построенной метамоде-лью обучения студентов на физическом факультете классического университета:

1. Разработана концепция обучения будущих физиков-исследователей и преподавателей физики в классическом университете: общие положения, понятийный аппарат, теоретико-методологические основания, ядро и содержательно-смысловое наполнение. Определены ведущие подходы (системный, деятельностный и аналитико-синтетические процедуры). Выявлены системообразующие связи на методологическом уровне метамодели (генетическая, функциональная и причинно-следственная), а также закономерности обусловленности, эффективности и описания объекта исследования. Сформулирована иерархия классов принципов: а) моделирования, б) дидактических, в) разработки выявляющих и образующих заданий.

2. В рамках уровневой модели выделен содержательно-процессуальный инвариант обучения будущих исследователей: физиков и преподавателей физики (логико-эвристические и методологические знания и умения), обеспечивающий внутренние системообразующие связи метамодели - функциональные и причинно-следственные.

3. Выявлены психолого-дидактические основания формирования у студентов содержательно-процессуального инварианта образовательного процесса на физическом факультете классического университета, включающего операциональные и рефлексивные знания и умения.

4. Разработаны: а) методика формирования логических приемов; б) индуктивно-дедуктивная методика формирования элементов эвристической деятельности; в) модель формирования методологических знаний и умений. Определены способы создания педагогических ситуаций для формирования у студентов выделенных операциональных и рефлексивных умений на материале общего курса физики, логики, теории и методики обучения физике, спецкурсов.

5. Определены критерии и уровни сформированности логико-эвристических и методологических знаний и умений у студентов, построена их иерархия.

6. Доказана состоятельность разработанной метамодели в естественном педагогическом эксперименте на уровнях высшего профессионального и среднего образования, а также в системе повышения квалификации работников образования.

Теоретическая значимость исследования.

1. Построена системно-деятельностная метамодель обучения будущих физиков-исследователей и преподавателей физики в классическом универси-

тете. В ходе верификации показано, что эта метамодель выступает познавательным средством при выполнении следующих функций:

• эвристической, т.к. способствует получению новых знаний о процессе обучения будущих специалистов на физическом факультете классического университета;

• нормативной, т.к. позволяет проектировать дидактический процесс;

• объясняющей, поскольку выявляет существенные внутренние и внешние связи объекта исследования.

2. В основу концепции положена структура общенаучных теорий.

3. Установлен факт, раскрывающий существенную связь между выделенными когнитивными ключевыми квалификациями и готовностью выпускника к исследовательской - научной и педагогической - деятельности: логические, эвристические и методологические знания и умения по отдельности являются необходимыми, а в системе — достаточными для повышения готовности выпускника к профессиональной исследовательской деятельности.

4. Выявлены основания формирования логико-эвристических и методологических знаний и умений: теория планомерно-поэтапного формирования умственных действий и теория познавательной деятельности. Построенная структура логических приемов используется в качестве ориентировочной основы деятельности.

Практическая значимость исследования заключается в том, что построенная автором метамодель выполняет нормативную функцию, обеспечивая совершенствование дидактического процесса в вузе. Практическая значимость определяется: 1) разработкой учебно-методического комплекса по дополнительной образовательно-профессиональной программе «Преподаватель физики» и курса «Теория и методика обучения физике в вузе» с практическими рекомендациями по формированию логико-эвристических и методологических знаний и умений студентов; 2) тем, что определены требования к указанным умениям — выделены критерии и уровни их сформированное™ у студентов. Материалы исследования могут быть использованы в учебно-воспитательном процессе университетов, на всех факультетах, где преподается курс физики, а также в системе повышения квалификации преподавателей физики.

Достоверность и обоснованность полученных результатов обеспечивается универсальной методологической основой исследования - системным и деятельностным подходами; формулировкой цели, адекватной проблеме исследования; использованием взаимосвязанного комплекса теоретических и эмпирических методов, адекватного предмету и задачам исследования; достаточной длительностью и масштабностью опытно-экспериментальной работы, воспроизводимостью полученных результатов, внедрением ре-, зультатов в педагогическую практику.

Базой научного исследования явились Омский государственный университет (физический и химический факультеты — специальности «Физика», «Фундаментальная радиофизика и физическая электроника», «Химия», до-

полнительная квалификация «Преподаватель физики»; Центр довузовской подготовки и профориентации), Омский государственный технический университет, Челябинский государственный педагогический университет, Бий-ский педагогический государственный университет, Сургутский государственный педагогический институт, городская экспериментальная площадка на базе МОУ «Школа № 92 с углубленным изучением отдельных предметов» г. Омска, управление образования администрации г. Омска, институт повышения квалификации работников образования Омской области. Всего экспериментом было охвачено 480 студентов и аспирантов ОмГУ, 36 студентов ОГТУ, 32 преподавателя ОмГУ, 2 преподавателя ОГТУ, 102 школьника, 120 учителей.

Поставленные задачи, выдвинутая гипотеза определили логику и этапы исследования.

На первом этапе (1987-1994 гг.) - ориентировочно-ознакомительном -происходило освоение деятельности физика-исследователя и преподавателя физики высшей школы, осознание моделей деятельности этих специалистов, первичное выявление противоречий и проблем, связанных с подготовкой этих специалистов в классическом университете, определение методологических ориентиров исследования - системного и деятельностного подходов.

По окончании этого этапа был разработан первоначальный вариант модели подготовки преподавателя физики в классическом университете.

Ведущими методами исследования на первом этапе были: наблюдение, самонаблюдение, анализ деятельности физика-исследователя и преподавателя физики с целью определения элементов модели обучения, синтез, сравнение, классификация, изучение документации и опыта работы различных преподавателей.

На втором этапе (1994-1997 гг.) - подготовительно-поисковом - анализировались теоретические источники по проблеме исследования, нормативные документы, проводился содержательно-процессуальный анализ научных задач по теоретической физике, проводился констатирующий и поисковый дидактический эксперимент.

Основным результатом этого этапа было определение проблем и основных направлений их разрешения, выбор объекта и предмета исследования, формулировка цели, постановка задач на всех этапах исследования, моделирование процесса обучения общей физике в университетах, незначительная корректировка модели подготовки преподавателя физики в соответствии с введенным Государственным стандартом первого поколения.

Ведущими методами исследования на втором этапе явились наблюдение и самонаблюдение, анализ научной и нормативной литературы, анкетирование, метод экспертных оценок, констатирующий и поисковый дидактический эксперимент.

На третьем этапе (1997-2001гг.) — экспериментально-аналитическом — проверялись элементы системно-деятельностной метамодели обучения студентов физического факультета в классическом университете, разрабатывался и внедрялся в учебный процесс учебно-методический комплекс по до-

полнительной образовательно-профессиональной программе «Преподаватель физики», разрабатывался пакет программ (предметный компонент) для дополнительной квалификации «Преподаватель физики высшей школы», проводился формирующий дидактический эксперимент в учебном процессе по общей физике на физическом и химическом факультетах университета, по дополнительной квалификации «Преподаватель физики» на физическом факультете университета, на курсах повышения квалификации учителей физики, при проведении спецкурсов для 11- классников и семинаров для учителей в рамках городской экспериментальной площадки, при проведении методического семинара лаборатории методики преподавании физики ОмГУ для учителей, аспирантов и преподавателей вузов г. Омска.

На четвертом этапе (2001-2005гг.) - контрольно-обобщающем — окончательно разработана системно-деятельностная метамодель обучения студентов физического факультета классического университета, представленная концепцией, включающей общие положения, понятийный аппарат, теоретико-методологические основания, ядро и содержательно-смысловое наполнение; проведен контрольный дидактический эксперимент; выполнен анализ полученных в ходе теоретического и экспериментального исследования результатов; обобщены и систематизированы материалы исследования, опубликованы его основные результаты; продолжено внедрение учебно-методических разработок в учебный процесс физического факультета ОмГУ, других вузов, базовой физико-математической школы ОмГУ, системы повышения квалификации учителей физики.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Системно-деятельностная метамодель, представленная в разработанной концепции, является познавательным средством, выполняющим следующие функции:

• эвристическую, так как способствует получению новых знаний о процессе обучения будущих физиков-исследователей и преподавателей физики в классическом университете;

• нормативную, поскольку позволяет проектировать учебный процесс;

• объясняющую, так как выявляет существенную связь между выделенными когнитивными ключевыми квалификациями и готовностью выпускника физического факультета к исследовательской деятельности.

2. Когнитивные ключевые квалификации — логические, эвристические и методологические знания и умения - по отдельности являются необходимыми, а в системе — достаточными для повышения готовности выпускника к профессиональной исследовательской деятельности.

Установлена оптимальная последовательность формирования рассматриваемых когнитивных ключевых квалификаций: 1) предметный и операциональный слои логического компонента познавательной деятельности; 2) операциональный слой эвристического компонента, элементы метазнаний и элементарная рефлексия; 3) системное формирование научной рефлексии -метазнаний в деятельностной «развертке».

4. Показатели готовности выпускника физического факультета к научной и педагогической исследовательской деятельности образуют иерархию: частными, дифференциальными показателями являются уровни сфор-мированности логических, эвристических и методологических знаний и умений у студентов, а общим, интегральным показателем — соответствие выпускника квалификационной характеристике физика-исследователя.

Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялись: в процессе исследовательской деятельности в качестве физика-теоретика и в процессе педагогической деятельности в качестве преподавателя высшей школы;

в процессе научно-методической и организационно-методической деятельности в качестве заведующего лабораторией методики преподавания физики ОмГУ (с 1994 г. по настоящее время);

посредством выступлений на семинарах лаборатории методики преподавания физики (с 1994 г. по настоящее время) и лаборатории тестирования ОмГУ (1995 г.);

в процессе проведения курсов повышения квалификации учителей физики г. Омска и Омской области (с 1997 по 2003 гг.), г. Сургута (2003 г.);

в процессе научного руководства городской экспериментальной площадкой «Формирование мыслительных приемов как средство развития личности ученика (на материале физики, математики, информатики, биологии и химии в классах с углубленным изучением физики и математики)» (с 1998 по 2003 гг.);

в выступлениях с докладами на международных научно-практических конференциях в Челябинске (1995, 1997, 2004 гг.), Донецке (1997 г.), Ярославле (2001 г.), Москве (2002, 2004, 2005 гг.), Екатеринбурге (2002, 2004 гг.), Пензе (2002 г.), Санкт-Петербурге (2003 г.); республиканских научно-практических конференциях в Челябинске (1994, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2004 гг.), Горно-Алтайске (1999 г.), Екатеринбурге (2003, 2004 гг.); зональных и региональных конференциях, совещаниях и семинарах в Омске (1993 г.), Челябинске (1997 г.), Ульяновске (1997 г.), Екатеринбурге (2002 г.);

в публикациях результатов исследования в печати (сведения об общем количестве и список основных публикаций по теме диссертации приводится в конце автореферата).

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и трех приложений. Содержание диссертации изложено на 357 страницах, включает 17 таблиц, 6 рисунков, 4 схемы. Библиографический список состоит из 337 источников, из них 52 источника на английском языке.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Во введении обосновывается актуальность исследования; определяются цель, объект, предмет исследования; формулируются гипотеза и основные задачи исследования; раскрываются методологическая основа, научная новизна, теоретическая и практическая значимость исследования; описываются этапы и методы исследования; формулируются положения, выносимые на защиту; приводятся сведения об апробации и внедрении результатов работы.

Первая глава «Методологические основы метамодели обучения студентов физического факультета в классическом университете» посвящена методологическому уровню описания объекта нашего исследования. Необходимость применения моделирования в педагогических исследованиях очевидна в силу сложности этой предметной области. В последнее время наблюдается тенденция к изменению парадигмы подготовки ученых, а именно переход от экстенсивно-кумулятивной парадигмы к интенсивно-технологической, предполагающей формирование методологической культуры молодого ученого вплоть до реинжиниринга интеллектуальной деятельности (В.И. Разумов). Поэтому представляется актуальным моделирование обучения будущих специалистов — физиков-исследователей и преподавателей — на физическом факультете классического университета. На наш взгляд, наиболее адекватно отражать этот сложный процесс будет метамодель обучения студентов физического факультета. Под метамоделью будем понимать иерархическую систему моделей разного уровня общности, построенных на основе связей различного характера между элементами. Любая концепция как целенаправленная, динамическая система теоретико-методологических и методико-технологических знаний включает в себя следующие компоненты: общие положения, понятийный аппарат, теоретико-методологические основания, ядро и содержательно-смысловое наполнение.

Общие положения включают сведения о назначении концепции, ее правовом и методическом обеспечении, фаницах эффективного применения, месте в области педагогических знаний.

Понятийный аппарат.

Основной аппарат выделяется по областям методологического знания, соответствующим основным подходам к исследованию:

- моделирование: модель, метамодель, модель специалиста, модель подготовки специалиста, уровневая модель, принципы моделирования.

- системный подход: система, структура, связь, отношение, генетическая связь, функциональная связь, причинно-следственная связь, элемент, часть, ядро.

деятельностный подход: деятельность, познавательная деятельность, учебная деятельность, модель деятельности специалиста, структура деятельности, действия, операции, прием, процедура, цель, мотив, задача, рефлексия, средство, условие, форма, метод.

Вспомогательный аппарат: ■ ключевые квалификации специалиста, когнитивные ключевые квалификации, логические и эвристические приемы,

фундаментализация, метазнания, дидактические принципы, принципы конструирования заданий, контекстность, понятийная неопределенность.

Фундаменталнзацию обр азования будем понимать как процесс усиления его фундаментальности (как качественной характеристики — свойства).

Теоретико-методологические основания. В качестве общенаучной основы моделирования используем системный подход, теоретико-методологической стратегии — деятельностный подход. При разработке прак-тико-ориентированной тактики применяются анапитико-синтетические процедуры и различные виды умозаключений.

Ядро концепции образуют выявленные закономерности процесса подготовки специалистов, а также соответствующие им принципы моделирования и организации дидактического процесса.

Схема разработанной системно-деятельностной метамодели показана на рис. 1.

Модель любого специалиста как модель высокого уровня общности состоит из модели деятельности и модели обучения. Модель обучения определяется моделью деятельности, которая, в свою очередь, задается социальным заказом. Связь «социальный заказ —* модель деятельности физика и преподавателя физики —* модель подготовки физика и преподавателя физики» будем рассматривать как связь порождения, т.е. генетическую. Предполагаемые места работы выпускников университета, получивших дополнительные квалификации «Преподаватель физики» и «Преподаватель физики высшей школы», — кафедры физики вузов и физико-математические школы. Поэтому преподаватель физики после окончания классического университета должен быть готов обучать будущих физиков — школьников и студентов. Иначе, модель подготовки преподавателей физики должна быть подчинена модели подготовки физика. Таким образом, выявляется еще одна связь - «модель подготовки физика -+ модель подготовки преподавателя физики (и высшей школы включительно)». Эту связь будем рассматривать как функциональную. На основании выявленной генетической связи можно сформулировать первую закономерность (генетическую закономерность): требования к подготовке специалиста должны определяться требованиями к его деятельности.

Д о сих пор речь шла о содержательном аспекте подготовки специалистов. Необходимо также рассмотреть и процесс обучения как изменение состояния субъекта образования во времени. Поэтому следующая модель — уровневая модель непрерывного физического образования — будет основана на связи преобразования как проявлении причинно-следственной связи. Обозначим четыре последовательных уровня образования: общее среднее (I), высшее профессиональное (II), послевузовское образование (III) и самообразование (IV). Каждому из них соответствует своя модель субъекта образования: I — модель учащегося физико-математической школы; II — две функционально связанные модели студента-физика и студента-педагога (который кроме квалификации «Физик» получает квалификацию «Преподаватель»); III — две функционально связанные модели - аспиранта или магистранта физи-

ческого факультета и выпускника, получающего квалификацию «Преподаватель высшей школы»; модель преподавателя физики, слушателя курсов повышения квалификации можно рассматривать как переходную от II уровня к III; IV — модель научного руководителя, специалиста с наиболее высоко развитыми гностическими, проектировочными, конструкторскими, организационными и коммуникативными умениями. Последовательность всех этих моделей отражает изменение субъекта по мере продвижения по уровням образования, что позволяет сформулировать вторую закономерность (закономерность преемственности): на каждом уровне образования результаты обучения и развития субъекта обусловлены его достижениями на предыдущих уровнях.

В содержании моделей субъекта образования на всех ступенях образования выделяется «общее поле», инвариант, образованный ключевыми квалификациями исследователя. В частности, в инвариант входят когнитивные ключевые квалификации, к которым относятся способности к самостоятельному мышлению и учению, анализу, синтезу, творческие способности, способности к переносу знаний и умений из одного вида профессиональной деятельности в другой, способности к решению проблем, критическое мышление.

Формирование когнитивных ключевых квалификаций у учащихся на различных уровнях образования относится к более низкому уровню общности моделей. Дедуктивная логика процесса нашего исследования позволяет сформулировать третью закономерность (закономерность эффективности): чем более сложное (интегральное) свойство специалиста рассматривается, тем меньше вероятность самопроизвольного возникновения (становления, формирования) этого свойства в реальном учебно-воспитательном процессе.

Из третьей закономерности следует, что для получения научного знания об исследуемом процессе, а также для перевода построенной модели в практическую область в моделировании неизбежно приходится применять аналитико-синтетические процедуры. В первом («линейном») приближении проводится поэтапный анализ: ключевые квалификации специалиста делятся на виды; затем определяется структура каждой квалификации (например, структура логических и эвристических приемов как когнитивных ключевых квалификаций); после этого определяются принципы, условия и средства организации формирования соответствующего мыслительного приема. Затем проводится поэтапный синтез: интегрируются частные условия и средства организации образовательного процесса с целью формирования комплекса ключевых квалификаций специалиста.

Разные умения исследователя могут формироваться на разных основаниях: в частности, логические и эвристические приемы как операциональные умения могут формироваться на основании теории планомерно-поэтапного формирования умственных действий ПЛ. Гальперина. Способность к рефлексии формируется в ходе выполнения специально сконструированных

Системообразующие связи метамодели

5 §

се

2 Л X

и и о а.

>-,

!Я &

¡е

и а*

£ о Ч

о §

& 2

Модели физика-исследователя и I преподавателя физики г

-*-

Генетическая связь

Функциональная связь

£ ч с о гг >•.

ь? ж о .Й о

а>

« 5

г л ё' 1

§ 3

2 8

а ё

1-1

л 2 и 9>

Ч Й

• " "

Специалист — выпускник вуза

Уровневая модсА» непрерывного физического) образования

-V-

Причинно-следственная связь (преобразования)

Субъект образования на различных уровнях образования

§ %

л X V

«с К

|=5

Содержательно-процессуальный инвариант: когнитивные ключевые квалификации исследователя

Логические знания и умения

Эвристические знания и умения

Методологические знания и умения

Психолого-дидактические основания формирования когнитивных ключевых квалификаций исследователя

Концепция фун-даментализации

Теория планомерно-поэтапного формирования умственных действий

Структура познавательной деятельности

К методическому

уровню метамодели

5= «

л я

в о

о, «

■х £

г §

Содержание: общий курс физики, теория и методика обучения физике, логика, спецкурсы

Формы, методы, условия, средства обучения, способствующие формированию

Логических приемов мышления и обучения у студентов

Эвристических приемов у студентов

Критерии, показатели сформйрованности

• сформированность предметного слоя приема;

• сформированность операционального слоя приема;

• осознанность;

• самостоятельность применения

Уровни сформировадаости

• нулевой,

• низкий (локально-предметный),

• средний (локально-операциональный),

• высокий (осознанно-операциональный)

Методологических знаний и умений у студентов

сформированность

• предметного,

• операционального,

• рефлексивного слоев познавательной деятельности

• исполнительский,

• предметно-операциональный,

• рефлексивный,

• инициативно-рефлексивный,

• креативный

Рис. 1. Схема системно-деятельностной мегамодели обучения студентов физического факультета в классическом университете

образующих заданий (с нарушением системных требований, на построение алгоритма деятельности, выявление и конструирование моделей в собственном научном исследовании по физике и др.).

Далее процесс моделирования продолжается с понижением уровня общности и заканчивается конструированием единичных объектов — конкретных педагогических ситуаций и конкретных задач.

С названными закономерностями связаны три группы принципов обучения студентов.

I. Прин ципы моделирования обучения студентов физического факультета классического университета, включающие:

1. Принцип системности. Поскольку процесс обучения студентов рассматривается как система, то неизбежно выявление внутренних и внешних связей этой системы, для этого необходимо описывать процесс обучения в разных аспектах. Из общенаучного принципа системности следуют «тактические» менее общие принципы: 1.1. Принцип многоаспектности (множественности) описания модели образовательного процесса в содержательном, процессуальном и функциональном аспектах. 1.2. Принцип последовательности в определении метаструктуры объекта моделирования (Е.В. Оспенни-кова) с позиций системного подхода - последовательное рассмотрение различных связей между элементами. 1.3. Принцип причинности и единства природы объекта моделирования (наличие «общего поля» на разных уровнях связи преобразования), обеспечивающей его структурную целостность.

1.4. Принцип природосообразности — соответствие модели обучения природе субъекта образования. Этот принцип соответствует одной из внутренних связей педагогической системы (определяемой по работам В.П. Беспалько), но по отношению к дидактическому процессу эта связь является внешней.

1.5. Принцип социосообразности — соответствие модели обучения требованиям общества. Этот принцип соответствует одной из внешних связей педагогической системы. 1.6. Принцип непрерывности и преемственности развития объекта моделирования.

2. Принцип деятельности, поскольку любой фрагмент педагогической действительности включает целенаправленную сознательную деятельность людей.

II. Принципы организации обучения (дидактический уровень описания объекта исследования) в некоторой степени варьируются на разных уровнях образования и определяются содержательно-смысловым наполнением концепции. Эти принципы, как и принципы моделирования, образуют иерархию общности. Наиболее общими, универсальными являются: 1. Принцип системности, вызванный необходимостью согласования целей, содержания, форм, методов, средств, оценивания результатов обучения. 2. Принцип деятельности, связанный с тем обстоятельством, что освоение знаний, умений, навыков (или типовых задач) происходит преимущественно в деятельности.

Дидактические принципы, используемые на всех уровнях образования (представленных в нашей уровневой модели), включают: 3. Принцип развития образовательных потребностей и осознанности обучения, связанный с

принципом открытости, подразумевающим показ границ знаний, формулировку проблем, решение которых лежит за пределами изучаемого курса. 4. Принцип обратной связи и актуализации результатов обучения, предполагающий регулярный контроль процесса обучения. 5. Принцип индивидуализации обучения.

Дидактические принципы, используемые на уровнях образования выше первого-. 6. Принцип свободы выбора (например, на уровне высшего профессионального образования студент имеет право выбрать - получать ему дополнительную квалификацию «Преподаватель» или нет). 7. Принцип кон-текстности обучения (обучение ведется в контексте будущей или актуальной профессиональной деятельности).

Дидактические принципы, используемые на уровнях образования выше второго: 8. Принцип идеальности (высокого коэффициента полезного действия) — предполагает опору на опыт учащихся. 9. Принцип приоритета самостоятельного обучения.

III. На методическом уровне описания объекта исследования (подготовки специалистов) рассмотрим принципы разработки заданий для педагогической диагностики. 1. Принцип системности. В экспериментально-психологических исследованиях мышления при решении творческих задач выявлена иерархия уровней движения мысли: личностный, рефлексивный, предметный и операциональный уровни (И.Н. Семенов), т.е. познавательная (в том числе учебно-познавательная) деятельность по природе системна. Поэтому первым принципом, отражающим подход к разработке средств педагогической диагностики, должен быть принцип системности. 2. Принцип микроструктурного анализа деятельности. В образующих заданиях микроструктура выступает как ориентировочная основа деятельности третьего типа, а в выявляющих заданиях обеспечивает их конструктную валидность. 3. Принцип множественности представления информации в заданиях. Его функциональное назначение заключается в отделении предметной составляющей учебно-познавательной деятельности от операциональной.

Принципы разработки заданий связаны между собой. Деятельность по решению задач рассматривается как система, для которой определяется микроструктура, т.е. выявляется взаимосвязь двух первых принципов. Третий принцип следует из двух первых - он предполагает и рассмотрение деятельности как системы, и выявление ее микроструктуры.

В соответствии с этими принципами разработана система образующих и выявляющих заданий по общей физике и методике преподавания физики для студентов классических университетов.

Таким образом, наша метамодель обучения студентов физического факультета в классическом университете основана на универсальных принципах системности и деятельности и представляет собой иерархию моделей различного уровня общности: 1) метамодель —> 2) модели, основанные на определенных видах связей (в частности, уровневая модель) —► 3) «общее поле», ключевые квалификации специалистов —* 4) когнитивные ключевые квалификации физиков и преподавателей физики —» 5) модель дидактическо-

го процесса: формирование и диагностика когнитивных ключевых квалификаций —» 6) модели конкретных образующих и выявляющих заданий.

Принципы моделирования подготовки специалистов относятся ко всем шести уровням метамодели, дидактические принципы — к уровням 4) — 6), принципы разработки средств педагогической диагностики — к уровням 5) и 6). В ходе моделирования — «движения» по уровням общности метамодели — возникают соответствующие познавательные задачи различной общности (исследование средствами моделирования: метамодели в целом; частных моделей, построенных на системообразующих связях; когнитивных ключевых квалификаций исследователя; дидактического процесса, позволяющего формировать у студентов когнитивные ключевые квалификации исследователя — его психологических оснований, методик, содержания, средств, форм и т.д.). Решение указанных познавательных задач и анализ этой деятельности позволили сформулировать четвертую закономерность; чем выше уровень общности объекта моделирования, тем ниже устойчивость всей метамодели к нарушению системных требований (к разрушению внутрисистемных связей).

При движении от методологического уровня описания через дидактический к методическому и к практическому воплощению педагогического проекта усиливается взаимозависимость, взаимообусловленность понятийных (теоретических, концептуальных) структур вплоть до наступления понятийной неопределенности. Поэтому выявляется пятая закономерность: чем ниже уровень общности описания объекта познания (моделирования), тем больше взаимозависимость (взаимообусловленность) единиц «понятийного слоя», т.е. тем выше уровень понятийной неопределенности. Пятая закономерность касается «шкалы общности» описаний объекта познания, т.е. относится к языковому слою.

Содержательно-смысловое наполнение концепции — обоснование выбора когнитивных ключевых квалификаций исследователя в качестве первоочередного объекта формирования и диагностики: это структуры, относящиеся к операциональному, предметному и рефлексивному уровням познавательной деятельности, допускающие четкое структурирование, и, следовательно, формализацию, количественное описание, прямое управление и диагностику при их формировании. Особенностями дидактического процесса являются: формирование логических и эвристических приемов на основании теории планомерно-поэтапного формирования умственных действий; определение места метазнаний о структуре научного исследования; определение видов заданий с акцентом на рефлексивный уровень познавательной деятельности. Намечены направления верификации концепции (проверка на логическую непротиворечивость и эмпирическая проверка в функциональном аспекте) и показатели эффективности ее реализации — уровни сформированное™ логических и эвристических приемов, владение метазнаниями о структуре научного исследования, уровни готовности выпускника к исследовательской деятельности.

Модель должна выполнять эвристическую, объясняющую и нормативную функции. Ведущей является эвристическая функция (модель должна позволять получать новые знания об объекте исследования); две остальные функции представляют виды получаемых новых знаний - нормативная (каковы должны быть особенности дидактического процесса?) и объясняющая (почему они именно таковы?).

Во второй главе «Психолого-дидактические основы моделирования. Уровневая модель непрерывного физического образования» конкретизирована уровневая модель обучения будущих специалистов - физиков-исследователей и преподавателей физики — в классическом университете. Представлен дидактический уровень описания метамодели, на котором определены психолого-дидактические основы моделирования учебного процесса.

В результате анализа разных подходов к пониманию фундаментальности удается выделить два аспекта фундаментализации образования на физическом факультете классического университета:

а) содержательный, конкретизированный в метазнаниях о структуре и содержании научного исследования;

б) деятельностный, конкретизированный в когнитивных ключевых квалификациях — логико-эвристических знаниях и умениях.

Проводится анализ научно-теоретических публикаций, нормативной базы стандартизации высшего профессионального образования по специальности 010701 (010400) «Физика» и дополнительным образовательно-профессиональным программам «Преподаватель» и «Преподаватель высшей школы», а также публикаций, обобщающих опыт практической педагогической работы в этой области. Рассмотрены модели деятельности и модели обучения физика-исследователя и преподавателя физики. Анализ этих источников приводит к выводу, что: деятельность физиков и преподавателей физики имеет задачную структуру; инвариант моделей деятельности этих специалистов составляют выделенные когнитивные ключевые квалификации, обеспечивающие фундаментальность подготовки и ее преемственность на разных уровнях образования — от среднего уровня до уровня самообразования. Условием перехода к самообразованию является сформированность предметного, операционального и рефлексивного слоев познавательной деятельности субъекта.

Поскольку теория планомерно-поэтапного формирования умственных действий П.Я. Гальперина является лучшей по контролируемости и управляемости процесса обучения на уровне высшего профессионального образования, а теория структуры познавательной деятельности И.Н. Семенова адекватно представляет научно-познавательную и учебно-познавательную деятельность ученых, эти теории могут служить психологической основой формирования когнитивных ключевых квалификаций как операциональных умений исследователя (физика и преподавателя). В диссертации рассмотрены структура и иерархия основных логических приемов (элементарного и реляционно-логического анализа, фрагментарного синтеза, абстрагирования.

обобщения и т.д.), показано, что структура логических приемов может служить ориентировочной основой действия при построении процесса обучения.

При рассмотрении структуры логических приемов мы выяснили, что независимым от других приемов можно считать только элементарный анализ. Поскольку он является частным случаем логической операции деления, то его структура должна быть такой же: делимое (исходный объект), основание деления, полученные при делении элементы (виды, части). В качестве делимого может выступать любой объект. Фрагментарный синтез как объединение выполняется на основе элементарного анализа. Структуру этого вида синтеза можно представить так: объекты, подлежащие объединению; осознание этих объектов как частей некоторого целого; результат объединения. Для того чтобы анализ (деление) был проведен корректно, необходимо выполнение следующих требований: соразмерность, отсутствие пересечения результатов деления, сохранение основания и непрерывность. Поскольку фрагментарный синтез - обратная операция по отношению к элементарному анализу, то для него должны выполняться следующие требования: соразмерность — сумма «объемов» исходных объектов должна быть равна «объему» результата объединения; непрерывность; отсутствие наложения исходных объектов при объединении. Структура сравнения включает сравниваемые объекты, определение вида сравнения (по сходству или различию), основание сравнения, результаты сравнения (Н.Ф. Талызина). Видно, что операция сравнения содержит анализ как выделение объектов и оснований сравнения. Структура абстрагирования содержит исходный объект, выделение признаков объекта, критерий существенности признаков, выбор существенных признаков на основании этого критерия, отбрасывание несущественных признаков. Таким образом, структура абстрагирования содержит анализ как выделение признаков объекта и сравнение как выбор существенных признаков на основании установленного критерия. Прием обобщения включает в себя как минимум один простой категорический силлогизм.

Качественный анализ результатов диагностики с помощью предметных тестов позволяет выделить четыре уровня сформированности логических приемов по следующим основаниям: сформированность предметной (специфической) и операциональной (собственно логической) частей приема, осознание его структуры, самостоятельность его применения.

На нулевом уровне прием не применяется (не сформированы ни операциональная, ни предметная его части). Низкий (локально-предметный) уровень характеризуется применением приема с ошибками, отсутствием переноса с одного предметного материала на другой (частично сформирована предметная часть, операциональная — не сформирована); в применении приема требуется помощь преподавателя. На среднем (локально-операциональном) уровне наблюдается частичный перенос приема (ограничен одним разделом предмета, одним и тем же видом представления информации в задаче; применение ограничено предметной частью, операциональная часть сформирована, но ее структура не осознается); при исправлении ошибок требуется помощь преподавателя. На высоком (осознанно-

операциональном) уровне прием применяется самостоятельно без ошибок, переносится с одного материала на другой (сформированы и предметная, и операциональная части, осознается структура приема).

В диссертации рассмотрены элементы эвристической деятельности — эвристические приемы решения задач (В.Н. Соколов, И.В. Старовикова), отмечены эвристические функции ряда логических приемов: абстрагирование и идеализация; замена терминов определениями; моделирование (преобразование задачной ситуации, редукция задачи, введение вспомогательных элементов); использование гипотез; мысленный эксперимент; дедукция; индукция; аналогия; анализ (разделение задачи, объекта, процесса на части; движение от конца к началу); синтез; рассмотрение задачи с разных сторон. Перечислены методологические принципы физики как элементы методологических знаний и как элементы эвристической деятельности: принципы относительности, сохранения, симметрии, суперпозиции, соответствия, толерантности.

Для эвристических приемов так же, как и для логических, по тем же основаниям можно выделить четыре уровня их сформированное™: нулевой, низкий (локально-предметный), средний (локально-операциональный), высокий (осознанно-операциональный).

На дидактическом уровне метамодели самое существенное в организации процесса обучения - студент должен научиться преобразовывать логическую форму научного знания (описание) в его деятельностную форму на материале решения познавательных и профессиональных задач — для разработки (вывода, обоснования) схем ориентировочной основы действия (ООД) и решения задач на основе этих схем. Приняты следующие критерии способов организации деятельности студентов, имеющей задачную структуру (М.М. Левина): построение задач, ориентированных на последовательное усложнение способа их решения; индивидуализированные способы управления решением задач; управление решением задач на основе адаптации их к профессиональным условиям труда; управление на основе повышающегося уровня самостоятельности обучающихся путем регламентации меры помощи со стороны преподавателя. Отметим дидактические критерии отбора учебно-исследовательских заданий:

1) соответствие специфике учебного предмета и способность выполнять главную функцию - сформировать у студентов глубокие знания и теоретический стиль мышления (функциональная валидность);

2) соответствие уровню подготовленности обучающихся к выполнению предложенных заданий - учет сформированности у студентов системы знаний, их состава и структуры, а также системы умений выполнять операциональные, умственные и практические действия;

3) соответствие логической структуры текста заданий конкретным психолого-педагогическим условиям протекания учебного процесса. Необходимо предусмотреть способ включения в задание вопросов и указаний; суждений, направляющих действия учащихся; предусмотреть уровень развернутости инструктивной части задания (помощь преподавателя) и критерии

отбора задач. Подчеркнуто значение деятельности учащихся по составлению задач для обретения знанием системных качеств,

В ходе исследования на дидактическом уровне метамодели выявлены основные условия достижения нормативных показателей в области формирования профессиональных умений исследователя и преподавателя у студентов:

1) позитивный характер мотивации студентов к учебной и научно-исследовательской деятельности;

2) достаточность их уровня обучаемости и воспитуемости;

3) сформированность обобщенных учебных умений у студентов;

. 4) организация обучения — информационная емкость содержания обучения; адекватность используемых психолого-педагогических средств, форм и методов обучения, а также корректность их применения; выработка алгоритмов учебно-профессиональной деятельности; последовательность формирования ООД;

5) внутренняя согласованность всех компонентов дидактического процесса.

Третья глава «Методики формирования когнитивных ключевых квалификаций исследователя на материале физики» представляет методический уровень описания нашей метамодели. Обсуждаются отличия научных и учебных задач (по задачной системе: новизне объекта и результата; по решающей системе: новизне метода и характеру деятельности студента, решающего задачу), способов и примеров конструирования новых научных задач по теоретической физике. Приводится содержательно-процессуальный анализ научных задач по теоретической физике (по материалам диссертаций, монографий, обзоров и статей) — задачи об образовании флуктуонного состояния электрона, об оценке параметров флукгуона, об образовании отрицательного иона при низких энергиях налетающего электрона, о диффузионной модели формирования распределений осколков деления атомных ядер, о методе микроскопической фазовой плотности, о методе «мнимого времени». Результатом содержательного анализа научных задач явилось их соответствие (более чем на 70%) общему курсу физики для физических факультетов классических университетов. В ходе процессуального анализа выявлены логические и эвристические приемы, наиболее часто применяемые в процессе решения научных задач. Таким образом, удалось: 1) выделить операциональные умения исследователя, составляющие часть модели деятельности физика-исследователя, и 2) сформулировать вывод о том, что основное место в модели подготовки физика-исследователя должен занимать общий курс физики.

Описаны дидактические основания формирования логико-эвристических операциональных умений как когнитивных ключевых квалификаций исследователя, элементарной и научной рефлексии, а также усвоения метазнаний (о структуре научного исследования в целом, о фактах, теориях, гипотезах, задачах, проблемах, методах, законах, научных программах и др.). Определено место (общий курс физики, логика, теория и методика обучения фи-

зике, спецкурсы, исследовательская практика, собственная исследовательская деятельность студентов) и показаны способы создания педагогических ситуаций для формирования у студентов этих умений.

В таблице 1 приводится методика формирования логических приемов у студентов при изучении общего курса физики. По мере повторения образующего блока этапы 3, 2 и 4 сокращаются, становятся свернутыми, переходят во внутренний план деятельности студентов. В общем курсе физики порядок решения задач определяется предметным слоем деятельности в соответствии с календарным тематическим планом курса.

Формирование логических приемов мышления на материале физики можно осуществлять не только на занятиях по общему курсу физики, но и на специальных курсах. В таблице 2 приведено описание методики формирования логических приемов в курсе логики на предметном материале по физике.

Поскольку основной целью изучения курса «Логика» является освоение операционального и рефлексивного слоев познавательной деятельности, то задания предлагаются студентам в порядке усложнения операционального слоя деятельности. Задания строятся на разном предметном материале курса физики. Учебный материал представлен преимущественно вербапьно. Схемы используются при изучении тем «Отношения понятий», «Простые суждения. Логический квадрат», «Сложные суждения», поэтому этап работы с объектами в материализованной форме представлен локально.

Разработана индуктивно-дедуктивная методика формирования эвристических приемов, которая включает три этапа: 1) решение нескольких задач, требующих применения эвристического приема, 2) выделение этого приема и его элементов: основной принцип, элементарные операционные структуры — как ООД, 3) решение задач, требующих применения этого же приема в других частных формах. В таблице 3 описана методика формирования эвристических приемов у студентов.

В диссертации приводятся:

примеры заданий, позволяющих развернуть структуру научного знания в деятельность (выдвижение гипотез в процессе решения задач по общей физике);

примеры заданий, требующих непосредственной работы с категориальным аппаратом научного исследования (выявление модели в своем научном исследовании, ее свойств, генезиса; выявление противоречия, проблемы, цели, объекта, предмета, задач, гипотезы, методов, ожидаемых результатов исследования);

- подходы и способы конструирования учебных физических задач как системных объектов. Отмечается «многомерность» процесса составления задач, выделяются три «измерения»: цель, способ, сложность задачи. По цели составления задач различаются содержательный (с целью усвоения определенного содержания), деятельностный (с целью усвоения определенной деятельности) и системный (усвоение общей структуры задачи как системы, выявление требований, предъявляемых к связям и отношениям между отдельными элементами задачи как системного объекта) подходы;

Таблица 1

Методика формирования логических приемов у студентов при изучении общего курса физики

Этапы формирования Деятельность — действия — операции

Преподавателя Студента

I. Подготовительный Отбирает функционально валидные задачи. Осваивает предметный слой деятельности.

II. Образующий ситуацию формирования логического приема. Форма работы - фронтальная 1. Создает проблемную ситуацию, неразрешимую только средствами предметного слоя деятельности. 1. Испытывает затруднение, принимает проблемную ситуацию. Образует мотив к поиску способа решения.

2. Ставит цель 1: поиск средств решения - выход в операциональный слой деятельности. 2. Работа с объектом в материализованной форме (рисунок, чертеж, схема, график к задаче). Принимает цель 1.

3. Управляет процессом коллективной выработки ООД-III (операциональный слой деятельности) — структуры необходимого логического приема. Ставит цель 2: перейти снова в предметный слой деятельности. 3. Принимает участие в коллективной выработке ООД-III. Принимает цель 2. Совмещает структуру логического приема с предметным материалом. Применяет прием. Решает задачу, получает ответ.

4. Ставит цель 3: провести ретроспективный анализ задачи - выйти в рефлексивный слой деятельности. 4. Принимает цель 3. Проводит ретроспективный анализ задачи — элементарную рефлексию, проявляющуюся как внешнеречевой этап формирования умственного действия.

III. Выявляющий уровень сформированное™ логического приема. Форма работы - индивидуальная 1. Осуществляет текущий контроль усвоения логического приема. По мере необходимости индивидуально прорабатывает со студентом ООД-Ш. 2. Осуществляет итоговый контроль усвоения логического приема. 1. Решает функционально валидные задачи. Проводит ретроспективный анализ решения задач. 2. Самостоятельно решает функционально валидные задачи с подробными письменными пояснениями хода рассуждений.

IV. Обобщающий, корректирующий Систематизирует, анализирует результаты выявляющего блока. Определяет корректирующие действия.

Таблица 2

Методика формирования логических приемов у студентов в курсе логики на предметном материале по физике

Этапы формирования Деятельность - действия - операции

Преподавателя Студента

I. Подготовительный Отбирает функционально валидные задания. Воспринимает теоретический материал (изучает его самостоятельно по учебному пособию). Выделяет ООД.

II. Образующий ситуацию формирования логического приема. Форма работы - фронтальная Контролирует усвоение теоретического материала - актуализирует знания об ООД (операциональном слое деятельности). Воспроизводит содержание -отвечает на контрольные вопросы по структуре приема, правилам его корректного применения.

Организует выполнение практических заданий. Корректирует деятельность студентов. Выполняет практические задания. Совмещает структуру логического приема с предметным материалом по физике.

Организует ретроспективный анализ - выход в рефлексивный слой деятельности. Объясняет свои действия — осуществляет элементарную рефлексию на внешнеречевом этапе.

III. Выявляющий уровень сформиро-ванности логического приема. Форма работы - индивидуальная Осуществляет контроль усвоения логического приема. Самостоятельно выполняет функционально валидные задания с подробными письменными объяснениями своих действий.

примеры педагогических ситуаций, в которых студенты учатся осознавать собственную деятельность по решению задач через построение алгоритмов решения задач по общему курсу физики, ретроспективный анализ и составление алгоритмических или эвристических предписаний решения задач по теме общего курса физики, решение профессиональных педагогических задач в ходе деловых игр (по теории и методике обучения физике и «Методическая комиссия и жюри физической олимпиады»).

Таблица 3

Методика формирования эвристических приемов у студентов в ходе изучения физики и спецкурсов

Этапы фор- Деятельность — действия - операции

мирования Преподавателя Студента

I. Подготовительный Отбирает функционально валидные задачи. Осваивает предметный слой деятельности.

II. Образующий ситуацию формирования эвристического приема. 1. Создает проблемную ситуацию, неразрешимую в предметном слое деятельности (предлагает задачу, предполагающую применение эвристического приема). 1. Испытывает затруднение, принимает проблемную ситуацию. Образует мотив к поиску способа решения задачи.

Форма работы — фрон- 2. Ставит цель Г. поиск средств решения. 2. Принимает цель 1. Предлагает способы решения задачи.

тальная 3. Управляет коллективной проверкой каждого из предложенных способов решения. Ставит цель 2: выйти в операциональный и рефлексивный слои деятельности — выделить «тупиковые» и успешные варианты решений, выяснить, почему они оказались такими. 3. Участвует в коллективном решении задачи предложенными способами. Принимает цель 2. Выделяет успешные и безуспешные способы решения.

4. Предлагает еще 1-2 задачи, решение которых требует применения эвристического приема. Ставит цель 3: найти средства решения этих задач в предметном слое. Управляет процессом решения. 4. Принимает цель 3. Предлагает способы решения задач, решает их, получает ответы.

5. Ставит цель 4: выйти в операциональный и рефлексивный слои деятельности — провести ретроспективный анализ решенных задач, выделить эвристический прием. 5. Принимает цель 4. Проводит ретроспективный анализ задач — элементарную рефлексию. Она проявляется как внешне-речевой этап формирования умственного действия.

Окончание таблицы 3

6. Управляет процессом коллективной выработки ООД-Ш (операциональный слой деятельности) - эвристического приема (название, основной принцип, элементарные операционные структуры). Ставит цель 5: перейти снова в предметный слой деятельности. Предлагает студентам задачи, требующие применения усваиваемого приема в различных частных формах. 6. Принимает участие в коллективной выработке ООД-Ш. Принимает цель 5. Совмещает структуру эвристического приема с различным предметным материалом. Применяет прием. Решает задачи, получает ответы.

III. Выявляющий уровень сформированное™ эвристического приема. Форма работы — индивидуальная 1. Осуществляет текущий контроль усвоения эвристического приема. По мере необходимости индивидуально прорабатывает со студентом ООД-Ш. 1. Решает функционально валидные задачи. Проводит ретроспективный анализ решения задач.

2. Осуществляет итоговый контроль усвоения эвристического приема. 2. Самостоятельно решает функционально валидные задачи с подробными пояснениями хода рассуждений.

IV. Обобщающий, корректирующий Систематизирует, анализирует результаты выявляющего блока Определяет корректирующие действия.

Представлена модель формирования методологических знаний и умений будущих преподавателей физики, включающая следующие блоки. Принципы (глава 1). Содержание обучения, его признаки: фундаментальность физического и педагогического образования, которая выражается в интеграции образования и соответствующих областей науки и включает метазнания о структуре научного исследования. Дидактические основания — методы: сочетание репродуктивного метода обучения с проблемным, эвристическим, исследовательским методами, а также с деловыми играми, формы: а) формы организации деятельности — сочетание индивидуальных, групповых и коллективных форм работы; б) формы обучения — лекции; практические занятия по решению задач; лабораторные практикумы; самостоятельная работа студентов; педагогическая практика исследовательского характера; участие студентов в научно-исследовательских работах лаборатории или кафедры; их участие в научно-методических семинарах; подготовка и защита квалификационных работ; средства обучения: система функционально валидных заданий по физике и по методике физики — образующих и выявляющих логико-эвристические умения у студентов, позволяющих сделать процессуальную деятельностную «развертку» структуры научного знания и научного иссле-

дования; оборудование для спецпрактикума по методике и технике демонстрационного эксперимента. Условия эффективности: наличие у студентов позитивной мотивации к учебной и научной деятельности; надситуативная активность студентов; профессиональная компетентность преподавателя; диалогизация обучения; рефлексивно-аналитическая деятельность. Критерии сформированности: самоорганизация, т.е. осознание студентами схем мыслительных процедур при решении задач, что свидетельствует о сформированности не только предметного и операционального, но и рефлексивного уровней познавательной деятельности.

Выделены следующие уровни сформированности методологических знаний: исполнительский, предметно-операциональный, рефлексивный, инициативно-рефлексивный, креативный. Названы признаки каждого из этих уровней.

Четвертая глава «Дидактический эксперимент и его результаты» содержит фрагментарное описание учебно-методического комплекса по дополнительным образовательно-профессиональным программам «Преподаватель физики» и «Преподаватель физики высшей школы». Приводятся характеристики дисциплин предметного компонента (связанного с физикой), которые разработаны и преподаются автором работы, - «Логика», «Нестандартные задачи школьной физики», «Теория и методика обучения физике в вузе». Обсуждаются типичные ошибки, допускаемые студентами при изучении курса логики.

Эти дисциплины содержательно и процессуально дают возможность реализовать дидактический и методический уровни представленной систем-но-деятельностной метамодели.

По «Нестандартным задачам...» и «Логике» разработаны программы курсов повышения квалификации преподавателей физики. По всем курсам созданы комплекты контрольных и индивидуальных заданий. Примеры заданий, предлагаемых на практических занятиях по указанным предметам, приведены в главе 3. По трем рассмотренным дисциплинам имеются авторские учебные пособия. Пособию «Нестандартные задачи школьной физики» в 2005 г. присвоен гриф УМО по классическому университетскому образованию.

Обоснована возможность интеграции отдельных когнитивных ключевых квалификаций исследователя в реальном дидактическом процессе. Возможность такой интеграции поддерживается, во-первых, общностью испачь-зуемых принципов; во-вторых, многослойностью и полиструктурностью заданий, используемых в качестве средств обучения: операциональный слой заданий содержит логические и эвристические компоненты в различных соотношениях; предметный слой заданий может содержать физические, методические, логические, дидактические и методологические компоненты (метазнания). Вышеназванные свойства средств обучения придают им полифункциональность, так как эти задания позволяют провести процессуальную деятельностную развертку структуры научного знания и научного исследования, способствуют развитию рефлексии (критичности мышления) и орга-

низации деятельности студентов по составлению задач. В-третьих, при анализе частных условий формирования отдельных когнитивных ключевых квалификаций рассматриваемых специалистов удается выделить инвариант, включающий позитивную мотивацию и надситуативную активность учащихся, их хорошую обучаемость при достаточном начальном уровне предметных (на уровне воспроизведения) и операциональных (на среднем уровне) знаний и умений, адекватность и сочетаемость методов, форм и средств обучения, а также корректность их применения. В такой формулировке условия являются не только необходимыми, но и достаточными для формирования системы когнитивных ключевых квалификаций.

Далее излагается опытно-экспериментальная часть работы - описание видов дидактического эксперимента, проводимых в ходе исследования, и обсуждение результатов эксперимента.

Приведена иерархия показателей готовности специалиста к профессиональной деятельности: дифференциальные показатели, включающие уровни сформированности логических и эвристических приемов (нулевой, низкий, средний, высокий) и методологических умений (исполнительский, предметно-операциональный, рефлексивный, инициативно-рефлексивный, креативный) и интегральный показатель готовности к исследовательской деятельности (соответствие выпускника квалификационной характеристике физика-исследователя на основании экспертной оценки). Установлена связь дифференциальных показателей с уровнями научного творчества и педагогической деятельности.

Исполнительский уровень сформированности метазнаний предполагает познавательную деятельность студента в предметном и неосознанно в операциональном слоях. Это значит, что у него может быть полностью сформирована только предметная часть логических и эвристических приемов, а операциональная - лишь частично, следовательно, студент будет «ведбмым», ему постоянно требуется помощь научного руководителя. Таким образом, исполнительский уровень метазнаний означает сформированность логико-эвристических компонентов деятельности не выше среднего уровня (например, логический - средний, а эвристический - низкий). Это первый уровень научного творчества по З.Ф. Есаревой, а педагогическая деятельность возможна в лучшем случае на репродуктивном уровне (по классификации Н.В. Кузьминой).

Предметно-операциональный уровень сформированности метазнаний предполагает познавательную деятельность студента в предметном, операциональном и стихийно в рефлексивном слоях. Логико-эвристические компоненты деятельности при этом должны быть сформированы на уровне не ниже среднего (возможны два варианта: логический и эвристический компоненты сформированы на среднем уровне; логический — на высоком, эвристический — на среднем). Научное творчество студента в этом случае по-прежнему осуществляется на первом уровне, а уровень его педагогической деятельности не выше адаптивного.

Рефлексивный уровень сформированное™ метазнаний предполагает познавательную деятельность студента в предметном, операциональном и рефлексивном слоях. Этому уровню метазнаний должна соответствовать сформированность логико-эвристических компонентов на высоком уровне. При этом возможно научное творчество на втором уровне, а педагогическая деятельность — на локально моделирующем знания уровне.

Инициативно-рефлексивный и креативный уровни предполагают выраженную интеллектуальную инициативу субъекта и выход в личностный слой познавательной деятельности. Уровень сформированности логико-эвристических компонентов деятельности — высокий. Инициативно-рефлексивный уровень сформированности метазнаний соответствует третьему уровню научного творчества по З.Ф. Есаревой и системно моделирующему знания уровню педагогической деятельности, а креативный уровень -четвертому и пятому уровням научного творчества и системно моделирующему поведение уровню педагогической деятельности.

Выявлена эффективная последовательность формирования рассматриваемых видов когнитивных ключевых квалификаций: в первую очередь должны формироваться предметный слой и операциональный слой логического компонента, далее формируется операциональный слой эвристического компонента, элементов метазнаний и элементарной рефлексии, а затем - системное формирование метазнаний в деятельностной «развертке» — научной рефлексии.

Констатирующий эксперимент. В ходе поэлементного и пооперационного анализа письменных работ студентов на Государственном экзамене по физике установлен уровень усвоения учебного материала — первый и второй (по В.П. Беспалько). Самооценка и экспертная оценка показала слабую (частично среднюю) готовность выпускников к исследовательской деятельности. Выявлен низкий начальный уровень сформированности у студентов логических приемов и рефлексии. На достаточном для дальнейшей познавательной деятельности уровне сформирован только элементарный анализ.

Поисковый эксперимент. Показано, что теория планомерно-поэтапного формирования умственных действий П.Я. Гальперина может применяться при формировании основных логических приемов также и у студентов в ходе изучения общего курса физики. Особо значимы этапы ООД, действий с объектами в материализованной форме и внешнеречевой этап.

В ходе поискового эксперимента выяснилось, что:

1) чем выше уровень усвоения учебного материала студентом (предметный слой), тем эффективнее ООД-Ш (операциональный слой) для выполнения заданий первого и второго уровней усвоения;

2) чем выше сложность деятельности, требуемой для решения задачи, тем существеннее участие предметного слоя деятельности в ООД — III;

3) использование ООД — III всегда способствует повышению количества студентов, успешно выполнивших задание первого и второго уровней усвоения учебного материала. Количество студентов, выполнивших задание

после получения ООД - III, зависит от содержания, сложности требуемой деятельности и уровня усвоения материала.

Представлены итоги апробации индуктивно-дедуктивной методики формирования эвристических приемов на курсах повышения квалификации учителей и на спецсеминаре для студентов. Обнаружено, что:

1) самостоятельное выделение учащимися эвристических приемов в решении физических задач начинается на третьем уровне усвоения учебного материала (по В.П. Беспалько); скорость этого процесса не зависит от опыта методической работы;

2) деятельность по составлению своих задач, требующих применения эвристических приемов, у учителей начиналась быстрее, чем у студентов при равном уровне усвоения учебного материала.

Формирующий эксперимент. В ходе системного внедрения дидактического и методического «слоев» метамодели в учебный процесс физического факультета ОмГУ выявлена эффективность предложенных методик. Методика формирования логических приемов на материале общего курса физики уже в течение одного семестра дает значимые положительные результаты, определяемые по критерию знаков и х2- На формирующем этапе дидактического эксперимента в различных аспектах изучался процесс освоения студентами логических приемов мышления и обучения. В автореферате приведена лишь динамика распределения студентов по уровням сформированности логических приемов (таблица 4).

Индуктивно-дедуктивная методика в течение семестра приводит к заметному повышению уровня сформированности эвристических приемов у студентов педагогических групп. Большинство студентов педагогических групп перед началом занятий на семинаре «Нестандартные задачи школьной физики» находились на нулевом уровне сформированности эвристических приемов. По окончании занятий на этом семинаре из 32 студентов у 5 эвристические приемы оказались сформированы на высоком уровне, у 18 - на среднем, у 7 — на низком, а у двух - так и остались на нулевом уровне.

Модель формирования методологических знаний и система функционально валидных заданий, разработанных на материале физики, логики, методики, приводит к повышению уровня сформированности метазнаний у студентов в течение всего срока обучения. До начала реализации этой модели все студенты педагогических групп (32 человека) находились на исполнительском уровне сформированности методологических знаний и умений. К концу обучения в ходе наблюдений за их деятельностью, а также пооперационного и поэлементного анализа их работ выяснилось, что: 2 студента перешли на инициативно-рефлексивный уровень — они не только освоили категориальный аппарат и структуру научного исследования, но и способны выбрать тему исследования, вносить дополнения в собственную научную задачу и определять методы исследования; 6 студентов перешли на рефлексивный уровень — они осмысливают категориальный аппарат и структуру научного исследования, предлагают методы решения своей научной задачи; 14

студентов перешли на предметно-операциональный уровень; 10 студентов остались на исполнительском уровне.

Таблица 4

Динамика распределения студентов по уровням сформированное™ логических приемов (критерий %2)

Логи- Груп- Общее Распределение студентов по уров- Тнабл. ТКрИТ

чес- пы число ням сформированное™ приемов

кий сту- нуле- низ- сред- высокий

прием дентов вой кий ний

Реля- Эксп. 62 26 30 4 2 17,4 11,3

цион- 1 срез

но- Эксп. 62 8 34 12 8

логи- 2 срез

чес- Контр. 65 22 24 16 3 7,2 7,8

кий 1 срез

анализ Контр. 65 14 20 20 И

2 срез

Фраг- Эксп. 62 38 17 3 4 26,2 11,3

мен- 1 срез

тар- Эксп. 62 16 15 24 7

ный 2 срез

синтез Контр. 65 21 10 8 26 2,9 7,8

1 срез

Контр. 65 13 12 12 28

2 срез

Обоб- Эксп. 62 39 16 3 4 26,9 11,3

щение 1 срез

Эксп. 62 12 26 16 8

2 срез

Контр. 65 29 14 10 12 1,7 7,8

1 срез

Контр. 65 22 18 12 13

2 срез

Клас- Эксп. 62 37 5 17 3 11,9 11,3

сифи- I срез

кация Эксп. 62 22 16 16 8

2 срез

Контр. 65 28 18 16 3 5,1 7,8

1 срез

Контр. 65 16 22 22 5

2 срез

В течение пяти лет (1999 — 2004 гг.) при каждом повторении формирующего эксперимента на физическом факультете ОмГУ наблюдалось «сме-

щение» студентов экспериментальных групп «вверх» по уровням сформиро-ванности логических, эвристических и методологических знаний и умений.

Системное внедрение в учебный процесс выделенных трех направлений позволяет повысить готовность выпускника к исследовательской деятельности, о чем свидетельствует экспертная оценка выпускников их научными руководителями.

Таким образом, удалось показать:

1) эффективность предлагаемых методик формирования логических и эвристических приемов, а также усвоения метазнаний о структуре научного исследования в их деятельностной развертке;

2) значимость выделенного инварианта (логико-эвристического компонента деятельности и метазнаний) для формирования готовности выпускника к профессиональной исследовательской деятельности:

В заключении изложены результаты теоретического и экспериментального исследования, сформулированы выводы.

В диссертационной работе решены следующие задачи:

1. Разработана концепция обучения будущих физиков-исследователей и преподавателей физики в классическом университете, включающая: общие положения, понятийный аппарат, теоретико-методологические основания, ядро и содержательно-смысловое наполнение. В качестве общенаучной основы модели обучения используется системный подход, теоретико-методологической стратегии - деятельностный подход, при разработке прак-тико-ориентированной тактики применены аналитико-синтетические процедуры и различные виды умозаключений. Показано, что системообразующими являются генетическая, функциональная и причинно-следственные связи на методологическом уровне метамодели. Выявлены закономерности обусловленности, эффективности и описания объекта исследования. Сформулированы принципы моделирования, дидактические принципы и принципы разработки выявляющих и образующих заданий. Универсальными, действующими на всех уровнях общности метамодели являются принципы системности и деятельности (глава 1).

2. Проведен анализ деятельности физика-исследователя и преподавателя физики (по Государственным образовательным стандартам, научным публикациям и опыту профессиональной деятельности). Концепция фунда-ментализации физического образования, требующая интеграции науки и образования, конкретизирована в метазнаниях и умениях (глава 2).' Обоснован выбор когнитивных ключевых квалификаций исследователя (логические и эвристические приемы, а также методологические знания и умения) в качестве первоочередного объекта формирования и диагностики: это структуры, относящиеся к операциональному, предметному и рефлексивному уровням познавательной деятельности, допускающие четкое структурирование, а следовательно, формализацию, количественное описание, прямое управление и диагностику при формировании.

3. Выявлены психолого-дидактические основания формирования у студентов логических, эвристических, методологических знаний и умений.

Показано, что теория планомерно-поэтапного формирования умственных действий ПЛ. Гальперина является наиболее адекватной психологической основой проектируемого дидактического процесса. Построена структура основных логических приемов, которая в разработанной методике используется в качестве ООД-Ш, выделены критерии и уровни сформированное™ логических приемов (глава 2).

4. Разработаны: а) методика формирования логических приемов на основе теории ПЛ. Гальперина; б) индуктивно-дедуктивная методика формирования элементов эвристической деятельности; в) модель формирования методологических знаний и умений. Определены способы создания педагогических ситуаций для формирования у студентов выявленных когнитивных квалификаций на материале общего курса физики, логики, теории и методики обучения физике, спецкурсов. Выявлены критерии и уровни сформированное™ эвристических приемов и методологических знаний и умений у студентов (глава 3).

5. Разработан учебно-методический комплекс по дополнительным образовательно-профессиональным программам «Преподаватель физики» и «Преподаватель физики высшей школы» (предметный компонент): учебные планы, программы ключевых в аспекте нашего исследования курсов, система образующих и выявляющих заданий для управляемого формирования когнитивных ключевых квалификаций исследователя, учебные пособия по логике, «Нестандартным задачам школьной физики», теории и методике обучения физике в вузе (глава 4, приложение 3).

6. В ходе верификации нашей метамодели в естественном дидактическом эксперименте в учебном процессе классического университета, других вузов, базовых школ физического факультета университета, а также в системе повышения квалификации работников образования получены следующие выводы:

а) предлагаемые методики формирования логических и эвристических приемов, а также усвоения метазнаний о структуре научного исследования в их деятельностной развертке являются эффективными;

б) выделенный инвариант (логико-эвристический компонент деятельности и метазнания) является значимым для формирования готовности выпускника к профессиональной исследовательской деятельности, только если он формируется в системе;

в) выявлена эффективная последовательность формирования рассматриваемых видов Когнитивных ключевых квалификаций: в первую очередь должны формироваться предметный слой и операциональный слой логического компонента, позже может начинаться формирование операционального слоя эвристического компонента, элементов метазнаний и элементарной рефлексии, а затем — системное формирование метазнаний в деятельностной «развертке» - научной рефлексии. Показано, что операциональный слой логического и частично эвристического компонентов может формироваться уже у учащихся физико-математических классов, поэтому представляется целесообразным использовать возможности непрерывного образования и на-

чинать подготовку исследователей в базовых физико-математических школах университета;

г) определена иерархия показателей готовности специалиста к профессиональной деятельности: дифференциальные показатели - уровни сформированное™ логических и эвристических приемов (нулевой, низкий, средний, высокий) и методологических умений (исполнительский, предметно-операциональный, рефлексивный, инициативно-рефлексивный, креативный); интегральный показатель готовности к исследовательской деятельности (соответствие выпускника квалификационной характеристике физика на основании экспертной оценки). Установлена связь дифференциальных показателей с уровнями научного творчества и педагогической деятельности.

Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:

I. Гипотеза, сформулированная в начале исследования, подтверждена:

1. Общенаучной основой метамодели является системный подход, теоретико-методологической стратегией - деятельностный подход, практико-ориентированной тактикой - аналитико-синтетические процедуры, а также дедуктивные и недедуктивные умозаключения.

2. На методологическом уровне разработки метамодели выявлены закономерности:

а) обусловленности, построенные на:

- генетической связи деятельности исследователей - физиков и преподавателей физики - и обучения студентов физического факультета;

- связи преобразования, предполагающей переход субъекта образования с более низких на более высокие уровни образования;

б) эффективности, утверждающие обратные зависимости:

- между сложностью формируемой ключевой квалификации и вероятностью ее самопроизвольного появления в образовательном процессе;

- между уровнем общности объекта моделирования и устойчивостью всей метамодели к разрушению внутрисистемных связей;

в) описания объекта исследования, утверждающая обратную зависимость между уровнем общности описания объекта исследования и уровнем понятийной неопределенности.

3. Построена иерархия классов принципов: а) моделирования, б) дидактических, в) методических принципов разработки выявляющих и образующих заданий.

4. Метамодель как познавательное средство выполняет свои функции: эвристическую — способствует получению новых знаний; нормативную — позволяет определить цели, психолого-дидактические основания проектирования учебного процесса, содержание, методики, средства, и т.д.; объясняющую — выявляет существенную связь между выделенными когнитивными ключевыми квалификациями и готовностью выпускника к исследовательской деятельности: логический, эвристический и методологический компоненты по отдельности являются необходимыми, а в системе - достаточными для повышения готовности выпускника к профессиональной исследовательской деятельности.

II. Поскольку реализация разработанной метамодели в образовательном процессе физического факультета позволила повысить уровень соответствия выпускников квалификационной характеристике физика-исследователя, то можно принять верификацию метамодели.

III. Универсальность операционального и рефлексивного слоев логических, эвристических и методологических умений открывает возможность применения разработанных методик на разных уровнях образования при освоении различных образовательно-профессиональных программ. Выделяемый в содержании общего курса физики разных вузов предметный инвариант позволяет применять методики формирования логических и эвристических приемов, а при незначительной модификации и модель формирования методологических умений у студентов во всех вузах, в которых преподается курс физики.

IV. Сформулированные критерии и выделенные уровни сформирован-ности логических, эвристических и методологических знаний и умений дают возможность:

- представить цели обучения исследователей - физиков и преподавателей физики в классическом университете в диагностируемой форме;

- на следующих этапах исследования построить динамическую математическую модель обучения студентов на физическом факультете классического университета, выполняющую прогностическую функцию, позволяющую исследовать устойчивость и надежность педагогической системы и ряд других проблем.

Всего по материалам исследования опубликовано 72 работы, основные из них:

Монографии:

1. Формирование основных логических приемов у учащихся физико-математических школ (результаты экспериментальной работы): Монография /Под общей редакцией М.П. Панкиной. - Омск: Наследие. Диалог — Сибирь, 2003. - 148 с. (9,25 пл. - 6,1 п.л. авт.).

2. Ланкина М.П. Методологические основы подготовки специалистов на физическом факультете классического университета: Монография. — Омск: Изд-во ОмГТУ, 2005. - 356 с. (22,25 пл.).

3. Ланкина М.П. Теория и практика подготовки преподавателей физики в классическом университете: Монография. — Омск: Изд-во ОмГТУ, 2005. -160 с. (10,0 пл.).

Учебно-методические пособия:

4. Ланкина М.П. Практический курс логики: Учебно-методическое пособие для студентов физического факультета. — Омск: Омск. гос. ун-т, 2001. — 176 с. (11,0 пл.)

5. Афанасьева ЮЛ, Ланкина М.П. Методика оценивания письменных работ школьников на олимпиадах по физике: Уч.-метод. пособие /Под ред. Ю.П. Дубенского. - Омск: Омск. гос. ун-т, 1998. - 78 с. (4,9 пл. - 2,45 пл. авт.)

6. .Панкина М.П. Нестандартные задачи школьной физики: Учеб. пособие. - Омск: Издатель - Полиграфист, 2004. - 116 с. (7,25 пл.). Гриф УМО по классическому университетскому образованию.

Статьи:

7. Ланкина М.П., Югай К.Н. О туннелировании электрона через потенциальный барьер, линейно зависящий от времени //Известия вузов. Физика. - 1987. - № 9. - С. 84-88.

8. Ланкина М.П., Югай К.Н. О механизме образования отрицательных ионов в некдеальном газе //Известия вузов. Физика. - 1987. - № II. - С.83 -89.

9. Ланкина М.П., Мамонтова Т.В., Югай К.Н. Об ионизации атомов в поле поляризационной волны //Известия вузов. Физика. - 1988. - № 1. — С. 105-106.

10. Ланкина М.П. Системно-деятельностная метамодель подготовки специалистов в классическом университете (на примере физического факультета) //Alma mater. - 2004. - № 9. - С. 60 - 63.

11. Ланкина М.П. К вопросу о диагностичной постановке цели обучения физика-исследователя //Вестник ЧГПУ. Серия 2. Педагогика. Психология. Методика преподавания. - 2004. - № 8. - С. 198 - 202.

12. Ланкина М.П. Концептуальные основы моделирования подготовки специалистов в классическом университете //Вестник ЧГПУ. Серия 2. Педагогика^ Психология. Методика преподавания. - 2005. — № 10. — С. 83 - 89.

13. Ланкина М.П. Метамодель подготовки физиков и преподавателей физики в классическом университете //Вестник Оренбургского государственного университета. Гуманитарные науки. - 2005. - № 2(40). - С. 133 — 137. ,

14. Ланкина М.П., Потуданская М.Г., Писарев М.И. Модель деятельности физика с точки зрения выпускника университета и его научного руководителя //Известия Томского политехнического университета. — 2005. - Т. 308. № 3. —С. 230-234.

15. Ланкина М.П. Модель формирования логических приемов у будущих физиков в классическом университете //Вестник ЧГПУ. Серия 3. Развитие и профессиональное становление личности в образовательном процессе. - 2005. - № 27. - С. 173 - 176.

16. Ланкина М.П. Принципы разработки средств диагностики логического мышления учащихся в учебном процессе //Наука и школа. — 2005. — №4.-С. 14-17.

17. Ланкина М.П., Югай К.Н. Об элементарных процессах в неидеальном заряженном газе дипольных молекул //Ред. журн. Изв. вузов. Физика. -Томск, 1987. - 28 с. - Библиогр. 22 назв. - Деп. в ВИНИТИ 25.06.87 г., № 4649 — В 87 Деп.

18. Lankina М.Р. One educational-research problem for students of physics //Вестник Омского университета. - 1998. -№ 1 (7). - С. 26 — 28.

19. Афанасьева Ю.А., .Панкина M.П., Сазанова Н.Г. Диагностика приемов формирования понятий у школьников и студентов с помощью тестов по физике //Вестник Омского университета. — 2000. — № 2(16). — С. 130 — 132.

20. Афанасьева Ю.А., Панкина М.П., Сазанова Н.Г., Фаронова О.Я. Диагностика приемов формирования понятий у учащихся с помощью предметных тестов //Вестник Омского университета. — 2000. — № 3(17). — С.121 -123.

21. Ланкина М.П. Государственный экзамен по физике как форма итоговой аттестации выпускника университета //Вестник Омского университета. - 2000. - № 3 (17). - С. 124 - 126.

22. Ланкина М.П. Использование возможностей курса логики при формировании физических понятий у школьников и студентов //Теория и практика развивающего обучения. Сб. статей преподавателей, аспирантов и соискателей вузов России. Вып. 12. - Челябинск: Изд-во ЧГПУ, 2001. - С. 71 -74.

23. Ланкина М.П. Задачи с элементами исследования при обучении физике //Математические структуры и моделирование. Сборник науч. трудов /Под ред. А.К. Гуца. - Омск: Омск. гос. ун-т, 2002. - Вып. 9. - С. 179 - 183.

Методические рекомендации и программы:

24. Программа педагогической практики по специальности 010400 -физика, дополнительные квалификации «Преподаватель» и «Преподаватель высшей школы» /Сост. М.П. Ланкина, Ю.П. Дубенский. — Омск: ОмГУ, 2001. -12 с.

25. Программа семинара «Нестандартные задачи школьной физики» для специальности 010400 «Физика», дополнительная квалификация «Преподаватель физики» /Сост.: М.П. Ланкина. - Омск: Полиграфический центр К АН, 2005.-5 с.

26. Программа курса «Теория и методика обучения физике в вузе» для аспирантов, магистрантов и слушателей КПК, дополнительная квалификация «Преподаватель физики высшей школы» /Сост.: М.П. Ланкина. — Омск: Полиграфический центр КАН, 2005. - 16 с.

Материалы конференций:

27. Ланкина М.П. Переход учебной физической задачи в исследовательскую // Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов. Тез. докл. международ, науч.-практ. конф.Ч.1.- Челябинск: Факел, 1995.-С. 185 - 186.

28. Ланкина М.П. Роль научных задач в реализации государственного стандарта подготовки физиков в университете // Стандартизация образования в современной средней и высшей школе. Тез. докл. международ, науч.-практ. конф.Т. И.-Челябинск: Факел, 1997.- С. 17-18.

29. Ланкина М.П. Проектирование процесса обучения физика-исследователя в университете // Современные проблемы дидактики высшей школы. Тез. докл. международ, конф. - Донецк: ДонГУ, 1997. - С. 50.

30. Ланкина М.П. Дополнительная квалификация «Преподаватель физики» в университете // Использование новых технологий в профес,- мето-

дич. подготовке учителя физики в пса вузе. Тез. докл. 30 зонального совещания.- Челябинск: Факел, 1997.- С. 14-15.

31..Панкина М.П., Сазанова Н.Г. О логических формах мышления у студентов (на материале общего курса физики) // Методология, теория и методика формирования ночных понятий у учащихся шюл и студентов вузов. Тез.докл. всерос.науч.-практ. юнф.- Челябинск: Факел, 1998.- С. 136-137.

32. Афанасьева ЮА, Ланки на МЛ. Использование сформированных у шюльниюв понятий при постановке исследовательских задач по физике // Там же, с. 189-190.

33. Афанасьева ЮА., Ланки на МЛ., Сазанова Н.Г. Диагностика приемов формирования понятий у учащихся с помощью тестов по физике // Методология и методика формирования научных понятий у учащихся шюл и студентов вузов. Тез. докл. 5 Всерос. науч.-практ. монфер- Челябинск: Факел, 1999.- С. 105.

34.Ланкина МЛ. Формирование физических понятий у шюльниюв и студентов при изучении логим //Там же, с. 106.

35.Афанасьева ЮЛ., Ланкина МЛ., Посашюва ИЛ., ФароноваО.Я. Диагностика приемов формирования понятий у учащихся с помощью технического теста//Там же, с. 138- 139.

36. Афанасьева ЮА., Ланкина МЛ., Сазанова НГ. Структура логических приемов как ориентировочная основа деятельности при построении технологии обучения физике // Инновационные процессы в системе оовременного образования. Материалы Всерос. н^ч.-практ. юнфер. - Горно-Алтайск, Универ-Принт, 1999.- С.65-66.

37.Ланкина МЛ. Ориентировочная основа деятельности (ООД) при обучении физиков-исследователей // Физика в системе современного образования (ФСШ-01): Тезисы дот. между народ, юнф. Том 1. Ярославль: Изд-во ЯГПУ им. К.Д. У шин сю го ,2001.- С.45.

38.Ланкина МЛ. Дополнительная квалификация «Преподаватель физики» в классическом университете //Там же, с. 168-169.

39. Ланкина М.П. Обучение студентов- физию в построению ориентировочной основы деятельности (ООД) // Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики в сосременньк условиях. 4.1. Материалы международной нгучно- практической конференции. - Екатеринбург: УГЛУ,2002.-С. 116-117.

40. Ланкина МЛ. О формировании проектировочньк и гностических умений преподавателя физики в классическом университете //Там же, с. 122.

41.Ланкина МЛ. О нотнитимых ключевых квалификациях физика-исследователя: диагностика инвариантов // Личностно ориентированное профессиональное образование: Материалы И регион, науч.- практ. юнф., Екатеринбург,2002.4.1.- С203-207.

42.Афанасьева ЮЛ., Ланкина МЛ., Сазанова НР. Диагностические возможности олимпиад по физике // Аюуальные вопросы преподавания физики: Материалы VI междунфод. н^ч.-практ. юнф. - Пенза: Изд-во ПГПУ, 2002.-С. 22-24.

43..Панкина М.Г1., Михайлова АЛ. О способах формирования ключевых квалификаций преподавателя физики в университете // Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики в условиях модернизации российского образования: Материалы Всерос. науч.-практ. конф. -Екатеринбург: УГЛУ,2003.- С.84-86.

44. Афанасьева ЮЛ., Ланки на М.П., Фароиова О Л. О развивающих возможностях школьного курса физики // Физика в системе современного образования (ФССО-ОЗ): Труды седьмой международной юнфсренции. Том 3.- СПб.: Иэд-во РГПУ им. А Л. Герцена, 2003.- С. 10-11.

45. Ланкина МЛ., СазаиоваНГ. Конструирование учебной физической задачи как системного объекта // Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики в современных условиях: Материалы меж-дунф.нгуч.-практ. конфер., Екатеринбург,5-6 апреля2004 г.: В 2 ч. /УГПУ.-Екатфинбург: 2004,— Ч. 1. - С. 130-133.

46.Ланкина М.П. Концептуальные основы моделирования подготовки специалистов в классичесюм университете // Инновационные процессы в образовании: Материалы VIII Международной нфчно-практчесюй конференции, Челябинск, 22-23 апреля 2004 г.: В 3 ч. / ЧГПУ,- Челябинск: Образе кии е, 2004,-Ч. I,-С. 66-70.

47. Ланкина МЛ., СазаиоваНГ., ФароноваОЛ. Формирование основных логических приемов у учащихся физию-магемагтческих шюл // Про-фесоюиально-псдагогичесюе образование в условиях модернизации: Сборник материалов Всерос. н^ч.-практ. юнф.~ Челябинск: Изд-во ЧГПУ, 2004. -С. 48-51.

48.Ланкина МЛ. Метамодеяъ подготовки преподавателей физики в классическом университете //Там же, с. 51-53.

49.Ланкина МЛ., СазаиоваНГ. Формирование ключевых квалификаций инженера при решении учебных физических задач // Личностно-ориентированное профессиональное образование: Материалы IV Всерос. на-учн-практ. юнф,- В 2-х ч. 4.1 - Екатеринбург:РГППУ,2004.- С. 106-111.

50.Ланкина МЛ. Принципы разработки средств диагностики логического мышления учащихся в учебном процессе физию-математической шю-лы // Психолого-педагогичесиэе сопровождение субъектов образовательного процесса // Об. научньк статей по материалам международной конференции. В 2-х ч. 42 /Под общ. ред. М.Г. Коетунович и СБ. Малых. - М: ПЕР СЭ, 2004.-С.48-53.

Подписано в пет апъ 21.12 2005 г.

Фор мат 60x84/16 Усл.пл.2^69 Уч.-иад. л .2,11 Тираж 100 эю. Заказ № 176

Отпечатано вПолиграфичесюм центре «КАН» 644050, г. Омск, пр. Мира, 32, теп. 65-47-31 Лицензия П ДД № 58-47 от 2104 97

Содержание диссертации автор научной статьи: доктора педагогических наук, Ланкина, Маргарита Павловна, 2005 год

Введение.

Глава 1. Методологические основы метамодели обучения студентов физического факультета в классическом университете.

1.1. Становление методологии обучения студентов - будущих специалистов - в классическом университете.

1.2. Моделирование как метод исследования педагогической действительности.

1.3. Системный подход как общенаучная основа моделирования.

1.4. Деятельностный подход как теоретико-методологическая стратегия моделирования.

1.5. Закономерности и принципы конструирования метамодели.

1.6. Концепция обучения будущих физиков-исследователей и преподавателей физики в классическом университете как теоретическое описание метамодели.

Выводы к главе 1.

Глава 2. Психолого-дидактические основы моделирования. Уровневая модель непрерывного физического образования.

2.1. Фундаментальность как содержательный аспект университетского физического образования.

2.2. Модели деятельности и обучения физика-исследователя и преподавателя физики.

2.3. Процессуальный аспект обучения - логико-эвристическое наполнение, различные средства развития рефлексии.

Выводы к главе 2.

Глава 3. Методики формирования когнитивных ключевых квалификаций исследователя на материале физики.

3.1. Сравнительный анализ структуры научных и учебных физических задач.

3.2. Содержательно-процессуальный анализ научных задач.

3.3. Обсуждение результатов анализа научных задач.

3.4. Методика формирования основных логических приемов обучения на материале физики.

3.5. Методика формирования элементов эвристической деятельности в процессе изучения физики.

3.6. Модель формирования методологических знаний и умений у студентов физического факультета.

3.7. Конструирование учебной физической задачи как системного объекта

3.8. Конструирование алгоритмов деятельности по решению задач.

Выводы к главе 3.

Глава 4. Дидактический эксперимент и его результаты.

4.1. Учебно-методический комплекс по дополнительным образовательно-профессиональным программам «Преподаватель физики» и «Преподаватель физики высшей школы» как дидактическое условие реализации метамодели.

4.2. Цели и задачи дидактического эксперимента.

4.3. Методика организации и проведения эксперимента.

4.4. Результаты опытно-экспериментальной работы.

Выводы к главе 4.

Введение диссертации по педагогике, на тему "Системно-деятельностная метамодель обучения студентов физического факультета в классическом университете"

В процессе эволюции образовательной парадигмы, в основном сложившейся в 90-е годы XX века в России и обеспеченной концепцией фунда-ментализации высшего образования, исключительное внимание теоретиков, педагогов-практиков и управленцев привлекает актуальная проблема качества высшего образования. Она широко обсуждается в научной печати и средствах массовой информации. Интерес к качественным показателям деятельности высшей школы определяется следующими причинами. Во-первых, усилением зависимости темпов развития общества от уровня и масштабов высшего образования. Во-вторых, переходом от индустриальной фазы в развитии экономики к экономике знаний и становлением информационной цивилизации. В-третьих, высшее образование из селективного, предполагающего отбор наиболее способной молодежи, становится массовым. И если недавно необходимое обществу качество высшего образования обеспечивалось природными способностями студентов или их принадлежностью к наиболее культурным слоям общества, то теперь необходимы дополнительные меры, направленные на развитие и обучение поступающих в вузы. Это особенно актуально для провинциальных вузов, для не очень крупных университетов, в которых остро стоит проблема снижения уровня подготовки абитуриентов. В-четвертых, со становлением информационной цивилизации происходит интернационализация высшего образования как часть процесса глобализации, а это предполагает соответствие качественного уровня работы вузов некоторым всеобщим критериям и нормативам, необходимым для международной мобильности выпускников и студентов, особенно в связи с участием России в Болонском процессе. В-пятых, в связи с резким сокращением государственного финансирования высшего образования и устареванием материально-технической инфраструктуры вузов необходимо добиваться быстрого повышения качества высшего образования, иначе России не удержаться в числе технологически, экономически и культурно развитых государств мира.

Под качеством высшего образования понимается интегральная характеристика образовательного процесса и его результатов, выражающая меру их соответствия текущим и перспективным задачам социально-экономического развития общества, т.е. решается вопрос о том, насколько оно удовлетворяет запросы человека и общества в целом, государства и сложившихся областей продуктивной деятельности человека (включая, в частности, науку и образование) [50].

Можно дать дидактическое, процессуальное, педагогическое опредже-ления качества образования. Дидактическим будет определение уровня обу-ченности, например, на основе тестовых технологий; педагогическим - определение качества образования с оценкой уровня воспитанности учащихся; процессуальным - оценка качества образования по параметрам учебного процесса [238]. В дидактическом аспекте под качеством образования обучаемого понимается определенный уровень усвоения содержания образования (знаний, умений, навыков, способов деятельности, личностного и профессионального развития, творческой деятельности, культуры отношений), которые достигаются на различных этапах образовательного процесса в соответствии с задачами и целями воспитания, обучения и подготовки и индивидуальными возможностями, стремлениями и способностями учащихся [238].

Практические подходы к решению проблемы обеспечения качества высшего образования связаны с определением актуальных и перспективных целей высшего образования; достижением современного понимания содержания образования, определением источников его обновления, разработкой механизмов, позволяющих поднимать творческую продуктивность учебно-педагогической коммуникации преподавателей и студентов. Речь идет о проектировании содержания учебного процесса, о дидактике высшего образования XXI века, о новых, более эффективных педагогических технологиях, новых поколениях средств обучения, рассчитанных на повышение эффективности обучения в массовой аудитории, т.е. на усвоение большим числом студентов большего дидактического объема учебного материала с лучшими результатами усвоения за меньшее время.

В Государственных образовательных стандартах уже двух поколений делаются попытки построить модель деятельности физика-исследователя и преподавателя физики, выпускника классического университета. В последнее время оформилась новая задача для разработчиков моделей специалистов: представить требования к уровню подготовки выпускника - в том числе и физика-исследователя - в диагностируемой форме. Иначе говоря, цель обучения на физическом факультете классического университета необходимо поставить так, чтобы в любой момент можно было проверить степень ее достижения.

Среди научных публикаций есть работы, посвященные методологическим и методическим принципам построения моделей специалистов (например, комплексное исследование коллектива авторов из Санкт-Петербурга под руководством Е.Э. Смирновой; эвристико-алгоритмическая модель педагогической деятельности З.М. Большаковой и др.). Для создания модели специалиста важно представлять структуру его деятельности. Формируется перечень ситуаций деятельности, далее - типовых задач, которые должен решать специалист, и соответствующих способов их решения. При этом нужен не только анализ состава деятельности, но и количественное соотношение элементов, логика деятельности.

Развитие физики невозможно без непрерывного пополнения группы исследователей. Поэтому кроме ученых-физиков должны существовать и преподаватели физики (вторая группа людей частично пересекается с первой). В последнее время наблюдаются две противоположные тенденции изменения разрыва между физикой как содержанием области исследования и физикой как содержанием учебного предмета. С одной стороны, есть возможность постепенно сокращать этот разрыв: студенты, решившие стать учеными, и студенты, желающие стать педагогами, имеют возможность получать от преподавателей сведения о самом современном состоянии науки. С другой стороны, низкий уровень подготовки абитуриентов не позволяет большинству из них, когда они становятся студентами, качественно усваивать современные научные результаты - таким образом, для них разрыв между наукой и содержанием соответствующего учебного предмета расширяется и углубляется.

В ходе анализа психологической, дидактической и методической литературы мы обнаружили работы, связанные с отдельными аспектами интересующей нас проблематики:

- теории отбора и структурирования содержания образования (С.И. Архангельский, И.И. Ильясов, И.С. Карасова, А.В. Коржуев, B.C. Лед-нев, В.А. Попков, П.И. Самойленко, С.Д. Смирнов, А.В. Усова и др.); сущность педагогического проектирования и прогнозирования образовательного процесса (B.C. Безрукова, В.П. Беспалько, Б.С. Гершунский, Е.В. Оспенникова, В.Е. Радионов, В.М. Соколов, В.И. Тесленко и др.);

- сущность образовательных технологий (В.И. Андреев, B.C. Безрукова, В.П. Беспалько, В.В. Гузеев, С.И. Змеёв, М.В. Кларин, М.М. Левина, Г.К. Селевко, В.А. Сластенин, И.О. Яковлева и др.);

- теоретические и психолого-педагогические аспекты обучения будущих специалистов в вузах (А.Н. Леонтьев, С.Л. Рубинштейн, A.M. Ма-тюшкин, Г.П. Щедровицкий, В.И. Загвязинский, Э.Ф. Зеер, О.С. Анисимов, О.В. Долженко, В.В. Краевский, Н.В. Кузьмина, Ю.Н. Кулюткин, A.M. Новиков, Т.И. Руднева, В.А. Сластенин, М.Н. Скаткин, Е.Э. Смирнова, Н.Ф. Талызина, В.И. Тесленко и др.);

- теоретические вопросы контекстного обучения (А.А. Вербицкий, JI.B. Медведева и др.);

- исследования структуры научной и педагогической деятельности ученых и преподавателей высшей школы (Ж. Адамар, С.И. Вавилов, П.Л. Капица, А. Пуанкаре, В.И. Андреев, З.Ф. Есарева, В. Кирпичев, В.А. Кузнецова, Е.И. Регирер, Т.И. Руднева, Г. Селье, Н.В. Шаронова, В.И. Ваганова и др.);

- теория решения задач (Г.А. Балл, В.М. Глушков, Л.Л. Гурова, Г.С. Костюк, Ю.Н. Кулюткин, Н.Н. Тулькибаева, А.В. Усова, Л.М. Фридман, А.Ф. Эсаулов и др.);

- методические работы по отдельным темам и вопросам вузовских курсов физики.

В зарубежной англоязычной методической печати отмечается, что за последние 10 лет в преподавании физики во всем мире произошли изменения, вызванные следующими факторами: внедрением результатов исследований преподавания физики, использованием информационных технологий, отказом многих студентов специализироваться по физике, идеей о соответствии содержания физического образования различных групп студентов целям их будущей профессии [330]. Изменения учебных планов и курсов физики в разных странах направлены на концептуальное понимание и когнитивные умения, требующие применять физические понятия и решать физические проблемы; обучение студентов строить модели физических явлений на основе экспериментальных результатов; обучение физике в контексте интереса студентов (приложения к «реальной жизни», обучение в полностью практической среде, охват большего количества тем, чем им может понадобиться в будущей карьере, изучение современной физики и квантовой механики в более ранние сроки по учебному плану и т.д.); интерактивную работу студентов и использование информационных технологий; разработку курсов и учебных планов для специальных групп студентов [286-308, 310, 311, 313-334, 336, 337].

• па социальном уровне: между потребностью общества в специалистах, способных работать в области фундаментальных физических исследований, и недостаточной готовностью большинства выпускников физфака классического университета к самостоятельной профессиональной исследовательской деятельности;

• на общенаучном (педагогическом) уровне: между определенностью цели обучения и недостаточной разработанностью методологических, теоретических и методических основ подготовки исследователей - физиков и преподавателей физики - в классическом университете;

• па методическом уровне: между прочностью позиций традиционных методик обучения и необходимостью инноваций с акцентом на формирование когнитивных ключевых квалификаций исследователя.

Для определения путей разрешения этой проблемы ее необходимо структурировать.

Процесс обучения студентов представляет собой полиструктурную сложную систему, и для его проектирования необходимо выявить системообразующие связи, как внутренние, так и внешние.

Эффективный процесс подготовки физиков-исследователей требует квалифицированных преподавателей высшей школы, способных обучать будущих физиков, а также преподавателей, способных работать на любых уровнях образования.

Проектирование столь сложного системного объекта предполагает его исследование средствами моделирования. Каждой выявленной связи соответствует своя модель объекта исследования, в результате объект представляется иерархией моделей различной общности - назовем ее метамоделыо обучения будущих специалистов в классическом университете.

Основная идея исследования: системно-деятельностная метамодель адекватно представляет процесс обучения будущих исследователей - физиков и преподавателей физики - в классическом университете и позволяет управлять этим процессом.

Выделенные основные подходы к проектированию процесса подготовки специалистов позволяют сформулировать тему исследования: «Систем-но-деятельностная метамодель обучения студентов физического факультета в классическом университете».

Цель исследования: выявить методологические й методические основы создания метамодели обучения будущих исследователей - физиков и преподавателей физики в классическом университете.

Объект исследования: процесс обучения студентов физического факультета в классическом университете.

Предмет исследования: системно-деятельностная метамодель как средство изучения процесса обучения будущих физиков-исследователей и преподавателей физики в классическом университете.

Гипотеза исследования. Возможно, что:

2. На этапе моделирования процесса подготовки выявляются закономерности обусловленности, эффективности и описания объекта исследования. Имеет место иерархия классов принципов: а) моделирования, б) дидактических, в) разработки выявляющих и образующих заданий.

4. Уровневая модель, построенная на причинно-следственной связи состояний субъекта образования во времени, позволяет выявить инвариант когнитивные ключевые квалификации физиков-исследователей и преподавателей физики (логико-эвристические и методологические знания и умения), обеспечивающие непрерывность развития субъекта образования на всех уровнях образования для освоения основной и дополнительных образовательно-профессиональных программ.

В соответствии с целью и выдвинутой гипотезой в работе ставились следующие задачи исследования:

1. Построить метамодель обучения студентов физического факультета классического университета на методологическом, дидактическом и методическом уровнях описания объекта исследования: а) Разработать концепцию обучения будущих физиков-исследователей и преподавателей физики в классическом университете: общие положения, понятийный аппарат, теоретико-методологические основания, ядро и содержательно-смысловое наполнение. Определить подходы, выявить системообразующие связи, гносеологические и дидактические закономерности обучения студентов в классическом университете, сформулировать принципы моделирования и проектирования дидактического процесса на методологическом, дидактическом и методическом уровнях общности. б) В уровневой модели, построенной на причинно-следственной связи, выделить инвариант - когнитивные ключевые квалификации исследователей (физиков и преподавателей) - логико-эвристические и методологические знания и умения, обеспечивающие готовность выпускника к исследовательской деятельности и непрерывность образования на различных уровнях и в рамках разных образовательных программ. в) Определить основания формирования у студентов когнитивных ключевых квалификаций. Разработать проект дидактического процесса по общей физике и спецкурсам по программам «Преподаватель» и «Преподаватель высшей школы». г) Разработать методику и определить способы создания педагогических ситуаций формирования у студентов логико-эвристических и методологических знаний и умений. Сформулировать принципы разработки выявляющих и образующих заданий для студентов. д) Разработать учебно-методический комплекс по дополнительным образовательно-профессиональным программам «Преподаватель» и «Преподаватель высшей школы» (предметный компонент), а также комплект заданий по общей физике для управляемого формирования операционального и рефлексивного уровней познавательной деятельности студентов.

2. Верифицировать разработанную метамодель в естественном педагогическом эксперименте в учебном процессе на различных уровнях образования: в классическом университете, других вузах, базовых школах физического факультета университета, а также в системе повышения квалификации работников образования.

Методологическая основа исследования: материалистическая диалектика и диалектическая логика как теория познания (Г.В.Ф. Гегель, Ф. Энгельс, Э.В. Ильенков, А.П. Шептулин, А.Г. Спиркин, А.А. Зиновьев, П.Н. Федосеев, В.А. Лекторский, В.А. Штофф, П.В. Копнин и др.); философия науки и структура научных исследований (И.Г. Герасимов, В.П. Кохановский,

A.Л. Никифоров, А.И. Ракитов и др.); системный подход (И.В. Блауберг,

B.Н. Садовский, Э.Г. Юдин, А.И. Уемов, И.Н. Семенов, Н.В. Кузьмина, Ф.Ф. Королев и др.); деятельностный подход и теория деятельности (А.Н. Леонтьев, П.Я. Гальперин, Н.Ф. Талызина, Г.В. Сухо дольский, В.П. Зинченко, Г.П. Щедровицкий и др.); теория моделирования

В.А. Штофф, В.А. Веников, JI.M. Фридман, Б.С. Гершунский, А.И. Уемов, И.Б. Новик, Е.В. Оспенникова и др.); психологические теории познавательных процессов, прежде всего мышления (C.JI. Рубинштейн, В.В. Давыдов, П.Я. Гальперин, Н.Ф. Талызина и др.); теории творчества (Я.А. Пономарев, Н.Ю. Посталюк, Д.Б. Богоявленская, И.И. Лапшин и др.), исследования структуры научной и педагогической деятельности ученых и преподавателей высшей школы (З.Ф. Есарева, В.И. Андреев, В.А. Кузнецова, Г. Селье и др.); теория решения задач (Г.А. Балл, Л.Л. Гурова, А.Ф. Эсаулов, В.М. Глушков, Л.М. Фридман, Ю.Н. Кулюткин, Н.Н. Тулькибаева, А.В. Усова и др.); педагогические технологии и педагогическое проектирование (В.А. Сластенин, В.П. Беспалько, B.C. Безрукова, Г.К. Селевко, М.В. Кларин, М.М. Левина, Н.О. Яковлева и др.); теории алгоритмизации в обучении (Л.Н. Ланда, В.П. Беспалько и др.); педагогическая эвристика (Д. Пойа, В.Н. Соколов, Ю.Н. Кулюткин, В.Н. Пушкин и др.).

Методы исследования: эмпирические: сбор научных фактов (анализ литературных источников по профессиональному образованию, по теории и методике обучения физике в вузах, по развивающему обучению, по дидактическим технологиям в высшей школе; анализ Государственных образовательных стандартов (двух поколений) подготовки физиков в университете, Государственных стандартов дополнительных квалификаций «Преподаватель» и «Преподаватель высшей школы» двух поколений; анализ других нормативных документов Министерства образования и науки Российской Федерации; анализ содержания общего курса физики; анализ содержания и структуры деятельности по решению научных задач; изучение опыта работы физиков-исследователей, преподавателей физики вузов и учителей физики в школах; анкетирование; метод экспертных оценок; документальное наблюдение; дидактический эксперимент); систематизация педагогических фактов и их обобщение; теоретические: выявление оснований теоретического моделирования процесса обучения (анализ литературных источников по системному и деятельностному подходам, по моделированию и прогнозированию); анализ имеющихся в психологии и дидактике теоретических моделей с точки зрения их объясняющих и прогностических возможностей; анализ противоречий в системе теоретического знания; формулирование гипотез и теоретическое моделирование учебного процесса как метамодели - иерархии моделей, основанных на различных связях между элементами (генетических, функциональных, причинно-следственных); получение практических следствий из построенной теоретической модели для проверки ее эффективности в педагогическом эксперименте; математические методы обработки результатов дидактического эксперимента.

Научная новизна исследования представлена построенной метамоде-лью обучения студентов физического факультета классического университета:

2. В рамках уровневой модели выделен содержательно-процессуальный инвариант обучения будущих исследователей: физиков и преподавателей физики (логико-эвристические и методологические знания и умения), обеспечивающий внутренние системообразующие связи метамодели -функциональные и причинно-следственные.

Теоретическая значимость исследования.

1. Построена системно-деятельностная метамодель обучения будущих физиков-исследователей и преподавателей физики в классическом университете. В ходе верификации показано, что эта метамодель выступает познавательным средством при выполнении следующих функций:

• нормативной, т.к. позволяет проектировать дидактический процесс;

• объясняющей, поскольку выявляет существенные внутренние и внешние связи объекта исследования.

2. В основу концепции положена структура общенаучных теорий.

3. Установлен факт, раскрывающий существенную связь между выделенными когнитивными ключевыми квалификациями и готовностью выпускника к исследовательской - научной и педагогической - деятельности: логические, эвристические и методологические знания и умения по отдельности являются необходимыми, а в системе - достаточными для повышения готовности выпускника к профессиональной исследовательской деятельности.

4. Выявлены основания формирования логико-эвристических и методологических знаний и умений: теория планомерно-поэтапного формирования умственных действий и теория познавательной деятельности. Построенная структура ряда логических приемов используется в качестве ориентировочной основы деятельности.

Практическая значимость исследования заключается в том, что построенная автором метамодель выполняет нормативную функцию, обеспечивая совершенствование дидактического процесса в вузе. Практическая значимость определяется: 1) разработкой учебно-методического комплекса по дополнительной образовательно-профессиональной программе «Преподаватель физики» и курса «Теория и методика обучения физике в вузе» с практическими рекомендациями по формированию логико-эвристических и методологических знаний и умений студентов; 2) тем, что определены требования к указанным умениям - выделены критерии и уровни их сформированности у студентов. Материалы исследования могут быть использованы в учебно-воспитательном процессе университетов, на всех факультетах, где преподается курс физики, а также в системе повышения квалификации преподавателей физики.

Достоверность и обоснованность полученных результатов обеспечивается универсальной методологической основой исследования - системным и деятельностным подходами; формулировкой цели, адекватной проблеме исследования; использованием взаимосвязанного комплекса теоретических и эмпирических методов, адекватного предмету и задачам исследования; достаточной длительностью и масштабностью опытно-экспериментальной работы, воспроизводимостью полученных результатов, внедрением результатов в педагогическую практику.

Базой научного исследования явились Омский государственный университет (физический и химический факультеты - специальности «Физика», «Фундаментальная радиофизика и физическая электроника», «Химия», дополнительная квалификация «Преподаватель физики»; Центр довузовской подготовки и профориентации), Омский государственный технический университет, Челябинский государственный педагогический университет, Бий-ский педагогический государственный университет, Сургутский государственный педагогический институт, городская экспериментальная площадка на базе МОУ «Школа № 92 с углубленным изучением отдельных предметов» г. Омска, управление образования администрации г. Омска, институт повышения квалификации работников образования Омской области. Всего экспериментом было охвачено 480 студентов и аспирантов ОмГУ, 36 студентов ОмГТУ, 32 преподавателя ОмГУ, 2 преподавателя ОмГТУ, 102 школьника, 120 учителей.

Поставленные задачи, выдвинутая гипотеза определили логику и этапы исследования.

На первом этапе (1987-1994 гг.) - ориентировочно-ознакомительном -происходило освоение деятельности физика-исследователя и преподавателя физики высшей школы, осознание моделей деятельности этих специалистов, первичное выявление противоречий и проблем, связанных с моделью подготовки этих специалистов в классическом университете, определение методологических ориентиров исследования - системного и деятельностного подходов.

Ведущими методами исследования на первом этапе были: наблюдение, самонаблюдение, анализ деятельности физика и преподавателя физики с целью определения элементов модели обучения, синтез, сравнение, классификация, изучение документации и опыта работы различных преподавателей.

На втором этапе (1994-1997 гг.) - подготовительно-поисковом - анализировались теоретические источники по проблемам исследования, нормативные документы, проводился содержательно-процессуальный анализ научных задач по теоретической физике, проводился констатирующий и поисковый дидактический эксперимент.

Основным результатом этого этапа было определение проблем и основных направлений их разрешения, выбор объекта и предмета исследования, формулировка цели, постановка задач всех этапов исследования, моделирование процесса обучения общей физике в университетах, незначительная корректировка модели подготовки преподавателя физики в соответствии с введенным Государственным стандартом первого поколения.

На третьем этапе (1997-2001гг.) - экспериментально-аналитическом - проверялись элементы системно-деятельностной метамодели обучения студентов физического факультета в классическом университете, разрабатывался и внедрялся в учебный процесс учебно-методический комплекс по дополнительной образовательно-профессиональной программе «Преподаватель физики», разрабатывался пакет программ (предметный компонент) для дополнительной квалификации «Преподаватель физики высшей школы», проводился формирующий дидактический эксперимент в учебном процессе по общей физике на физическом и химическом факультетах университета; по дополнительной квалификации «Преподаватель физики» на физическом факультете университета; на курсах повышения квалификации учителей физики; при проведении спецкурсов для 11-классников и семинаров для учителей в рамках городской экспериментальной площадки; при проведении методического семинара лаборатории методики преподавании физики ОмГУ для учителей, аспирантов и преподавателей вузов г. Омска.

На четвертом этапе (2001-2005гг.) - контрольно-обобщающем -окончательно разработана системно-деятельностная метамодель обучения студентов физического факультета классического университета, представленная концепцией, включающей общие положения, понятийный аппарат, теоретико-методологические основания, ядро и содержательно-смысловое наполнение; проведен контрольный дидактический эксперимент, выполнен анализ полученных в ходе теоретического и экспериментального исследования результатов, обобщены и систематизированы материалы исследования, опубликованы его основные результаты; продолжено внедрение учебно-методических разработок в учебный процесс физического факультета ОмГУ, других вузов, базовой физико-математической школы ОмГУ, системы повышения квалификации учителей физики.

На защиту выносятся следующие положения:

• эвристическую, т.к. способствует получению новых знаний о процессе обучения будущих физиков-исследователей и преподавателей физики в классическом университете;

• нормативную, поскольку позволяет проектировать учебный процесс;

• объясняющую, т.к. выявляет существенную связь между выделенными когнитивными ключевыми квалификациями и готовностью выпускника физического факультета к исследовательской деятельности.

2. Когнитивные ключевые квалификации - логические, эвристические и методологические знания и умения - по отдельности являются необходимыми, а в системе - достаточными для повышения готовности выпускника к научной и педагогической исследовательской деятельности.

3. Методика формирования логических, эвристических и методологических знаний и умений является эффективной при следующих условиях: а) позитивной мотивации и надситуативной активности студентов; б) достаточном начальном уровне предметных (на уровне воспроизведения) и операциональных (на среднем уровне) знаний и умений; в) адекватности и сочетаемости методов, форм и средств обучения; г) корректности их применения. Установлена оптимальная последовательность формирования рассматриваемых когнитивных ключевых квалификаций: 1) предметный и операциональный слои логического компонента познавательной деятельности; 2) операциональный слой эвристического компонента, элементы метазнаний и элементарная рефлексия; 3) системное формирование научной рефлексии -метазнаний в деятельностной «развертке».

4. Показатели готовности выпускника физического факультета к научной и педагогической исследовательской деятельности образуют иерархию: частными, дифференциальными показателями являются уровни сформированное™ логических, эвристических и методологических знаний и умений у студентов, а общим, интегральным показателем - соответствие выпускника квалификационной характеристике физика-исследователя.

Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялась:

- в процессе исследовательской деятельности в качестве физика-теоретика и в процессе педагогической деятельности в качестве преподавателя высшей школы;

- в процессе научно-методической и организационно-методической деятельности в качестве заведующей лабораторией методики преподавания физики ОмГУ (с 1994 г. по настоящее время);

- посредством выступлений на семинарах лаборатории методики преподавания физики (с 1994 г. по настоящее время) и лаборатории тестирования ОмГУ (1995 г.);

- в процессе проведения курсов повышения квалификации учителей физики г. Омска и Омской области (с 1997 по 2003 г.), г. Сургута (2003 г.);

- в процессе научного руководства городской экспериментальной площадкой «Формирование мыслительных приемов как средство развития личности ученика (на материале физики, математики,' информатики, биологии и химии в классах с углубленным изучением физики и математики)» (с

1998 по 2003 г.);

- в выступлениях с докладами на международных научно-практических конференциях в Челябинске («Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов» 1995 г.; «Стандартизация образования в современной средней и высшей школе» 1997 г., «Инновационные процессы в образовании» 2004 г.), Донецке («Современные проблемы дидактики высшей школы» 1997 г.), Ярославле («Физика в системе современного образования (ФССО-01)» 2001 г.), Москве («Новые технологии в преподавании физики: школа и вуз (НТПФ-Ш и IV)» 2002 и 2005 гг., «Проблемы внедрения психолого-педагогических исследований в систему образования» 2004 г.), Екатеринбурге («Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики в современных условиях» 2002 и 2004 гг.), Пензе («Актуальные вопросы преподавания физики», 2002 г.), Санкт-Петербурге («Физика в системе современного образования (ФССО-ОЗ)» 2003 г.); на республиканских научно-практических конференциях в Челябинске («Научные понятия в учебно-воспитательном процессе школы и вуза» 1994 г., «Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов» 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2004 гг., «Профессионально-педагогическое образование в условиях модернизации» 2004 г.), Горно-Алтайске («Инновационные процессы в системе современного образования»

1999 г.), Екатеринбурге («Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики в условиях модернизации российского образования»

2003 г., «Личностно ориентированное профессиональное образование»

2004 г.); на зональных и региональных конференциях, совещаниях и семинарах в Омске («Многоуровневое высшее образование» 1993 г.), Челябинске («Использование новых технологий в профессионально-методической подготовке учителя физики в педвузе» 1997 г.), Ульяновске («Формирование учебных умений в процессе реализации стандартов образования» 1997 г.), Екатеринбурге («Личностно ориентированное профессиональное образование» 2002 г.).

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

Выводы к главе 4

В главе 4 описана экспериментальная часть исследования. Определены цели и задачи дидактического эксперимента, необходимые его виды: констатирующий - для определения начального состояния студентов (уровня усвоения учебного материала, уровня сформированности логических и эвристических приемов, а также метазнаний о структуре научного исследования); поисковый - для определения применимости теории планомерно-поэтапного формирования умственных действий в качестве концептуальной основы формирования логических приемов у студентов, определения «вкладов» отдельных ее этапов, апробации элементов индуктивно-дедуктивной методики формирования эвристических приемов, а также отдельных видов заданий, образующих и выявляющих метазнания и рефлексию; формирующий - для системного внедрения нашей метамодели в учебный процесс физического факультета Омского государственного университета.

Приведена иерархия показателей готовности специалиста к профессиональной деятельности: дифференциальные показатели - уровни сформированности логических и эвристических приемов (нулевой, низкий - локально предметный, средний - локально операциональный, высокий - осознанно операциональный) и методологических умений (исполнительский, предметно-операциональный, рефлексивный, инициативно-рефлексивный, креативный) - и интегральный показатель готовности к исследовательской деятельности (соответствие выпускника квалификационной характеристике физика на основании экспертной оценки). Установлена связь дифференциальных показателей с уровнями научного творчества и педагогической деятельности.

Выявлена эффективная последовательность формирования рассматриваемых видов когнитивных ключевых квалификаций: в первую очередь должны формироваться предметный слой и операциональный слой логического компонента, чуть позже может начинаться формирование операционального слоя эвристического компонента, элементов метазнаний и элементарной рефлексии, а затем - системное формирование метазнаний в деятель-ностной «развертке» - научной рефлексии.

Приводятся результаты опытно-экспериментальной работы.

Констатирующий эксперимент. В ходе поэлементного и пооперационного анализа письменных работ студентов на Государственном экзамене по физике установлен уровень усвоения учебного материала - первый и второй (по В.П. Беспалько). Самооценка и экспертная оценка выявила слабую (частично среднюю) готовность выпускников к исследовательской деятельности. Выявлен низкий начальный уровень сформированности логических приемов и рефлексии у студентов. На достаточном для дальнейшей познавательной деятельности уровне сформирован только элементарный анализ.

Поисковый эксперимент. Показано, что теория планомерно-поэтапного формирования умственных действий П.Я. Гальперина может применяться при освоении основных логических приемов также и студентами в ходе изучения общего курса физики. Особо значимы этапы ООД, действий с объектами в материализованной форме и внешнеречевой этап.

Формирующий эксперимент. В ходе системного внедрения дидактического и методического слоев метамодели в учебный процесс физического факультета ОмГУ выявлена эффективность предложенных методик. Методика формирования логических приемов на материале общего курса физики уже в течение одного семестра дает значимые положительные результаты (определено по критерию знаков и %2). Индуктивно-дедуктивная методика в течение семестра приводит к заметному повышению уровня сформированности эвристических приемов у студентов педагогических групп. Модель формирования методологических знаний и система функционально валидных заданий - на материале физики, логики, методики - приводит к повышению уровня сформированности метазнаний у студентов в течение всего срока обучения.

Контрольный эксперимент. В течение пяти лет (1999 - 2004 гг.) при каждом повторении формирующего эксперимента на физическом факультете ОмГУ наблюдалось «смещение» студентов экспериментальных групп «вверх» по уровням сформированности логических, эвристических и методологических знаний и умений. Это «смещение» определялось по критерию %2.

Системное внедрение в учебный процесс выделенных трех направлений (логического, эвристического и методологического) позволяет повысить готовность выпускника к исследовательской деятельности, о чем свидетельствует экспертная оценка выпускников их научными руководителями.

Таким образом, удалось показать:

Заключение

В диссертационной работе представлена системно-деятельностная метамодель подготовки специалистов - физиков и преподавателей - на физическом факультете классического университета. Метамодель построена на методологическом, дидактическом и методическом уровнях общности.

Решены следующие задачи:

1. Разработана концепция обучения будущих физиков-исследователей и преподавателей физики в классическом университете, включающая: общие положения, понятийный аппарат, теоретико-методологические основания, ядро и содержательно-смысловое наполнение. В качестве общенаучной основы модели обучения используется системный подход, теоретико-методологической стратегии - деятельностный подход, при разработке практико-ориентированной тактики применены аналитико-синтетические процедуры и различные виды умозаключений. Показано, что системообразующими являются генетическая, функциональная и причинно-следственные связи на методологическом уровне метамодели. Выявлены закономерности обусловленности, эффективности и описания объекта исследования. Сформулированы принципы моделирования, дидактические принципы и принципы разработки выявляющих и образующих заданий. Универсальными, действующими на всех уровнях общности метамодели, являются принципы системности и деятельности (глава 1).

2. Проведен анализ деятельности физика-исследователя и преподавателя физики (по Государственным образовательным стандартам, научным публикациям и опыту профессиональной деятельности). Концепция фундаментализации физического образования, требующая интеграции науки и образования, конкретизирована в метазнаниях и умениях (глава 2). Обоснован выбор когнитивных ключевых квалификаций исследователя {логические и эвристические приемы, а такэ/се методологические знания и умения) в качестве первоочередного объекта формирования и диагностики: это структуры, относящиеся к операциональному, предметному и рефлексивному уровням познавательной деятельности, допускающие четкое структурирование, а следовательно, формализацию, количественное описание, прямое управление и диагностику при формировании.

3. Выявлены психолого-дидактические основания формирования у студентов логических, эвристических, методологических знаний и умений. Показано, что теория планомерно-поэтапного формирования умственных действий П.Я. Гальперина является наиболее адекватной психологической основой проектируемого дидактического процесса. Построена структура основных логических приемов, которая в разработанной методике используется в качестве ООД-Ш, выделены критерии и уровни сформированности логических приемов (глава 2).

4. Разработаны: а) методика формирования логических приемов на основе схемы П.Я. Гальперина; б) индуктивно-дедуктивная методика формирования элементов эвристической деятельности; в) модель формирования методологических знаний и умений. Определены способы создания педагогических ситуаций для формирования у студентов выявленных когнитивных квалификаций на материале общего курса физики, логики, теории и методики обучения физике, спецкурсов. Выявлены критерии и уровни сформированности эвристических приемов и методологических знаний и умений у студентов (глава 3).

6. В ходе верификации нашей метамодели в естественном педагогическом эксперименте в учебном процессе классического университета, других вузов, базовых школ физического факультета университета и в системе повышения квалификации работников образования получены следующие выводы:

А). Предлагаемые методики формирования логических и эвристических приемов, а также усвоения метазнаний о структуре научного исследования в их деятельностной развертке являются эффективными.

Б). Выделенный инвариант (логико-эвристический компонент деятельности и метазнания) является значимым для формирования готовности выпускника к профессиональной исследовательской деятельности, только если он формируется в системе.

В). Выявлена эффективная последовательность формирования рассматриваемых видов когнитивных ключевых квалификаций: в первую очередь должны формироваться предметный слой и операциональный слой логического компонента, далее может начинаться формирование операционального слоя эвристического компонента, элементов метазнаний и элементарной рефлексии, а затем - системное формирование метазнаний в деятельностной «развертке» - научной рефлексии. Показано, что операциональный слой логического и частично эвристического компонентов может формироваться уже у учащихся физико-математических классов, поэтому представляется целесообразным использовать возможности непрерывного образования и начинать подготовку исследователей в базовых физико-математических школах университета.

Г). Определена иерархия показателей готовности специалиста к профессиональной деятельности: дифференциальные показатели - уровни сформированности логических и эвристических приемов (нулевой, низкий, средний, высокий) и методологических умений (исполнительский, предметно-операциональный, рефлексивный, инициативно-рефлексивный, креативный) - и интегральный показатель готовности к исследовательской деятельности (соответствие выпускника квалификационной характеристике физика на основании экспертной оценки). Установлена связь дифференциальных показателей с уровнями научного творчества и педагогической деятельности. Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы: I. Гипотеза, сформулированная в начале исследования, подтверждена: 1. Общенаучной основой метамодели является системный подход, теоретико-методологической стратегией - деятельностный подход, практико-ориентированной тактикой - аналитико-синтетические процедуры, а также дедуктивные и недедуктивные умозаключения.

2. На методологическом уровне разработки метамодели выявлены закономерности: а) обусловленности, построенные на:

- связи преобразования - перехода субъекта образования с более низких на более высокие уровни образования; б) эффективности, утверждающие обратные зависимости:

- между уровнем общности объекта моделирования и устойчивостью всей метамодели к разрушению внутрисистемных связей; в) описания объекта исследования, утверждающая обратную зависимость между уровнем общности описания объекта исследования и уровнем понятийной неопределенности.

4. Метамодель как познавательное средство выполняет свои функции: эвристическую - способствует получению новых знаний; нормативную - позволяет определить цели, психолого-дидактические основания проектирования учебного процесса, содержание, методики, средства, и т.д.; объясняющую - выявляет существенную связь между выделенными когнитивными ключевыми квалификациями и готовностью выпускника к исследовательской деятельности: логический, эвристический и методологический компоненты по отдельности являются необходимыми, а в системе - достаточными для повышения готовности выпускника к профессиональной исследовательской деятельности.

II. Поскольку внедрение разработанной метамодели в образовательный процесс физического факультета позволило повысить уровень соответствия выпускников квалификационной характеристике физика-исследователя, то можно принять верификацию метамодели.

IV. Сформулированные критерии и выделенные уровни сформированности логических, эвристических и методологических знаний и умений дают возможности:

- представить цели обучения исследователей - физиков и преподавателей физики - в классическом университете в диагностируемой форме; на следующих этапах исследования построить динамическую математическую модель обучения студентов на физическом факультете классического университета, выполняющую прогностическую функцию, позволяющую исследовать устойчивость и надежность педагогической системы и ряд других проблем.

Список литературы диссертации автор научной работы: доктора педагогических наук, Ланкина, Маргарита Павловна, Омск

1. Абачиев С. К проблеме фундаментализации и гуманитаризации высшего образования // Университетская книга. - 2001. - № 1. - С. 16-25.

2. Абульханова-Славская К.А. Деятельность и психология личности. М.: Наука, 1980.-336 с.

3. Аверьянов А.Н. Система: философская категория и реальность. М.: Мысль, 1976.- 188 с.

4. Аверьянов А.Н. Системное познание мира: Методологические проблемы. М.: Политиздат, 1985. - 263 с.

5. Адамар Ж. Исследование психологии процесса изобретения в области математики. Пер. с франц. -М.: МЦНМО, 2001. - 128 с.

6. Адеев Г.Д. Диффузионная модель формирования распределения осколков деления: Дис. доктора физ.-мат. наук. Дубна, 1989. - 332 с.

7. Акофф Р.Л. Общая теория систем и исследование систем как противоположные концепции науки о системах. В кн.: Общая теория систем. С. 66-80. - М.: Мир, 1966. - 188 с.

8. Акофф Р.Л. Рассогласование между системой образования и требованиями к успешному управлению // Вестник высшей школы. 1990. -№2.-С.50-54.

9. Александров А. О сущности университета // Вестник высшей школы. -1990. № 5.-С.8-12.

10. Александрова З.Е. Словарь синонимов русского языка /Под ред. Л.А. Чешко. -М.: Сов. энциклопедия, 1969. 600 с.

11. Альтшуллер Г.С. Творчество как точная наука. Теория решения изобретательских задач. М.: Сов. радио, 1979. - 184 с.

12. Ананьев Б.Г. О проблемах современного человекознания. СПб.: Питер, 2001. - 272 с. - (Серия «Мастера психологии»).

13. Андреев В.И. Эвристическое программирование учебно-исследовательской деятельности: Метод, пособие. -М.: Высш. шк., 1981.-240 с.14