автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Создание и методика применения комплекса средств обучения субатомной физике для средней школы

Автореферат диссертации по теме "Создание и методика применения комплекса средств обучения субатомной физике для средней школы"

.ai'л о 91

f-

пвадеякя пвдагогичеокпз-каук CGC? Eajtsro-пссхадоватедьскгД изстнтуг общзгз срэдзого образ овсшя.

правах рукописв

ДЗДШВА Елеяа Юрьевна

i

сввдиш и иБпщш. птакяшя кшшнса сред;®

ОБУЧЕНИЯ СУЕАТШЖЯ ЖЗИНК Rji иРВДШа ШОДЫ I3.00.GZ - ызтодага преподавания фазнкз

Автореферат дасовртадкп в& воасхаш» ученей степени кандидата педагогических таук

Москва - 1991

•>■.. - : .

Дасссрзацаг sisosicna в П^чио-поолздогагодьоЕСд шогэтут® ородсто обучпта и усебасЗ гзшга Авадеакз всдаг-огшсфш: шув CGG1

ШучзшЗ кгксгяц^газь:: «r.cici-op агатайаз: паук, срофзсвотг Еззяцоа ПЛ!.*

Офпралогг-з спясзззта: дотгаор г.д^гоютостак пауз, прсфасоггр

Ппнсзй А ¿т..

кагдаздаг пэди'сглчссг^г.; наук, дсцец*.

Королева Я.В,

Ведутся оргиаслццса йосиозсюй обшоию.Ч падлтоггкоскпй

nicraeyi' П.КДЕГПсксй 1

Заврга ссеишта: 2S c^vû'dpn 1УУ1 r¿ ка еасаджотв саедиаиао-рогашого сохлга II 010,03.01 в КИЯ ебцзго ерздюрл сб^аоозалпя ДШ1 СССР по сдраоу: 12'«243, Uoci.xa, ул. Kooümiíi2ío3f д. 18, кор.

С дассергсццаЗ u¡x3:o осгэдоглшься в бЕбяяккят® Паучпо-весшу г.л..ш1ьоеого msïiiEjra. cdcpEo ерздизго cöpasosaicn ЛПЯ СССР.

Автореферат jasosaxsu О Q 1991 г.*

Уцени?; евкр&тарь

слсцшишЕЕрсЕсишого ccœoia Л.С.Лескевсгой

ХАРАКТЕРИСТИКА РА ГОТУ В рашт^иЛорачивающейся перестройки народного образования осуществляется пересмотр программ, учебников и систем учебно-нагляд-:шх пособий по всем школьным дисциплинам, в том числе и по физика. Зеобходимость этих преобразований продиктована требованием радикального улучшения подготовки выпускников школ к работе в новых энопо-шгееских условиях, решении задач научно-технического переоснащения всех отраслей производства и повшешш его эффективности, необратимыми процессами демократизация и гуманизации общества. При этом сохраняется кшгая роль для экономики и обороноспособности государства вдерной науки и техтпш, а следовательно, долено быть обеспечено надлежащее качество образования трудящихся в соответствующей области физики. Социальную значимость "ядерных" знаний и умений определяют следующие основные факторы:

значительный удельный вес и необходимость развитой ядерной энергетики в структуре топливно-энергетического комплекса; широкое внедрение радиационных технологий; проблема радиационного загрязнения окружающей среды; сохрапенпа. угрозы глобальной катастрофы в связи с накопленными ядерными арсеналами военного назначения;

проблема промышленного освоения термоядерной энергетики в условиях истощения запасов традиционного топлива;

большое значение знаний о субатомном строении материи для формирования диалектического мышления и понятия о современной естественнонаучной картине мира.

.В условиях актуальности "ядерной грамотности" населения достигнутый уровень сшила п умений выпускников школ по теме "Атомное ядро" /субатомной физике/ оказывается недостаточным - по результатам проверки НИИ Сй40 АПН СССР соответствующие знания на 1985 г. были оценены как бессистемные и непрочные. Недостатки в подготовке школьников были объяснены невысокой методической разработанностью содер-Е2НКЯ обучения на уровне структуры программы и материала учебника, в которых вместо изучения основных Фундаментальных законов рассматривается большое число разрозненных экспериментальных фактов, не выделены ведущие теоретические идеи темы*. За прошедшие годы ситуация в этой частной методике преподавания Физики практически не ггретерпе-

' хНаучныа основы школьного курса физики^ -Под ред.. С.Я.Шамаша. Э.Е.Эвенчик.-М.: Педагогика, 1965.-С. 7. '

да изменений. Наша внимание привлекли также слабая обеспеченность данной темы учебный экспериментом и вообще низкая наглядность обучения в сочетании с дефицитом самостоятельной работы учащихся,. Эти факторы резко сникают эффективность педагогического процесса, доступность учебного материала, отличающегося повышенной абстрактностью, интерес школьников к явлениям микроиира, не связанным о их жизненным опытом,

В принципе учебный эксперимент по субатомной физике допускает совершенствование и расширение на основе модернизации известных в внедрения новых наглядных пособий, комплексного применения средств обучения. Однако оптимальное развитие материальной базы учебного процесса в целях интенсификации последнего возможно лишь на пути системно-комплексного подхода к созданию средств обучения /С.Г.Шаповален-ко/. От разработки единичных пособий надлежит переходить к проектировании комплексов средств обучения по каждой теме, оперировать понятием тематического комплекса средств обучения.

Обрисованная ситуация дает основание для выбора в качестве диссертационной темы исследование возможностей совероенствования методики обучения физике атомного ядра и элементарных частиц в средней школе - всех компонентов данной частной методики в их взаимосвязи -и одновременно свидетельствует об актуальности этой темы.

Отметим, что вопросы преподавания субатомной физики в средней школе рассматривались в диссертационных исследованиях Н.А.Родиной, Г.И.Кузьменко, М.Г.Левинской, В.А.Тихонова, В.И.Савченко, Л.С.Шурц-гиной, Х.-Е.Дреспа, В.Н.Мараова, О.в.Кабардина. Однако к началу нашего исследования - 1986 г. - актуальные разработки этих авторов уже получили отражение в действующей методике.

Таким образом, цель проводимого исследования - выбор и обоснование путей и разработка на их основе методических средств для повышения качества знаний и умений по социально значимш вопросам ядерной науки и техники, для расширения возможностей воспитания учащихся £ процессе формирования этих знаний и умений, усиления мотивации учения, совершенствования базового образования в области субатомной физики.

Объект исследования - процесс обучения субатомной физике в сре дней школе и его методическое оснащение.*

Предмет исследования - комплекс средств обучения школьников

»убатомной физике, особенности его создания и применения.

Приступая к исследованию, мы исходили из предполодения /пгао-гезц/, что необходимый уровень обученности пкольников субатомной физике, более полное использование воспитательного потенциала этой теша но гут быть достигнуты в условиях-:

повышения научного уровня и доступности учебного материала за счет его структурирования и усиления внимания к стержневым теоретический идеям квантовой физики;

обоснованного отбора учебных экспериментов в интересах упроче-!шя теоретических и политехнических знаний, формирования актуальных практических умений;

реализации системно-комплексного подхода к оснащению учебного процесса тематическими средствами обучения и к применению последних;

гуманитаризации преподавания с целью, стимулирования познавательной активности учащихся и повышения воспитательного эффекта содержания обучения.

Исходя из цели.исследования, планировалось решение задач;

1. отбор социально значимых знаний и умений по субатомной физике,. а на их основе - элементов теоретических знаний и практической деятельности, необходимых для базового образования в этой области;

2.критический анализ методики преподавания основ субатомной физики в СССР и за рубегом;

3. оптимизация структуры и содержания учебного материала, отбор учебных экспериментов в соответствии с топотезой исследования;

4. проектирование и реализация требований к учебно-наглядных пособиям, разработка методики применения последних;

5. проверка влияния разработанной методики на эффективность учебно-воспитательного процесса, качество подготовки школьников.

Методологическую основу исследования составляют нормативные документы по вопросам развития народного образования, труды ведущих ученых-дидактов, системно-комплексный подход к разработкам в области учебного оборудования, созданный в НИИ СОиУК АПН СССР.

В ходе решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:

теоретический - анализ государственных документов под углом проблем перестройки общеобразовательной школы,,учебной и методической литературы по теме исследования, изучение учебного оборудования, выявление тенденций,и перспекгив развития методики преподавшшл суб-

атомной физики в средней виоле, систематизация сведений из области, субатомной физики, исгшьзуемых в средствах массовой.информации, моделирование процесса обучения субатомной физике в школе;

экспериментальный - разработка учебного оборудования, проведение педагогического вксперимента и научно-методической экспертизы по оценке эффективности предлагаемой методики.'

Научная новизна представленной работы-состоит в следующей: выполнен научно обоснованный пересмотр структуры учебного ка-тер1ала, а такне требований к основным знаниям и умениям учащихся по субатомной физике, получивший воплощение в варианте прогрсшш для средней школы, не совпадающем с известными нам вариантами;

разработаны рекомендации по приведению содержания обучешш в учебного эксперимента, а также методики преподавания отдельных во-1 просов субатомной физики, в соответствие с предложенный вариантом ' . программы; .

сфориирован новый педагогически целесообразный аннотированный перечень средств обучения по субатомной физике;

определены научно-педагогические требования х ряду новых учеб* но-наглядных пособий, причем некоторые из этих пособий представлена в виде действующих макетов;

предложена структура методических рекомендаций по комплексыоцу использованию средств обучения в школьном физической эксперимент«.

Практическая значимость исследования определяется тем, что представлен апробированный вариант частной методики - методики' преподавания субатомной физики - на уровне конкретных рекомендаций для учителей и промышленности, выпускающей учебное оборудование, а также ряда тиражируемых пособий, - позволяющий добиваться повышения качества обучения и воспитания школьников без увеличения затрат учебного времени. Результата диссертации могут быть использованы для дальнейшего совершенствован« системы средств обучения субатомной фвзике.

На защиту выносятся: , I. процедура формирования оптимизированного тематического комплекса средств обучения физике;

2. вариант программы изучения основ субатомной физики и метода ка преподавания ряда вопросов этой темы;

3. система учебного вксперимента по основам субатомной физнюц

4. требования ж системе учебно-наглядных пособий по субатомной

физике;

5. отдельные компонента ксялплекса средств обучения субатомной физике для промышленного тираяирозшпи и для сашоборудования кабинета физики как конкретная реализация выдвинутых научно-педагогических и техшгчестшх требований;

6. структура методических рекомендаций по комплексно:!/ ггртло-нстпаз средств обучения в учебных физических экспериментах.

Arrpodainm. Основные результаты и положения исследования докладывались и обсуядались на заседаниях лаборатории физики и астрономии НИИ ШОТСО АПН СССР /1985-1990 гг./, в лаборатории обучения физика НИИ CjüO АПН СССР /1985-1963 гг./, на Выставке школьного оборудования НИИ ШОТСО при пколе Р 226 г. Москвы /IS86-I988 гг./, in ■ конференциях молода: ученых НИИ ШОТСО /1987, 1У88, 1989, 1990 гг./, Ш СкМО /1937, 1988 гг./ и АПН СССР /1987 г./, в лаборатории средств обучения естествознании НИИ СОиУК АПН СССР /1990-1991 гг./. Одно из наглядных пособий экспотгаровалось на ВДНХ СССР, два других были представлены на Всесоюзном методическом фестивале "Урок физи- ' ки-88".

Апробация и отработка предложенной нетодтет производились в хода педагогического эксперимента под руководством соискателя на база школ П? 204 и 226 /1988 г./, 542 /198У, 1990 гг./ г. Москвы, Благовещенским пединститутом при работе со студентами и в опорных школах, а такго при непосредственней преподавании соискателя в столах га 201 /1985 г./, 576 /1987 г./, 511 /1988, 1У91 гг./. Отдель-¡шв материалы проходили экспертную проворчу в группа учителей н ученых-мэтодистов.

Внедрсгп;а результатов исследования в практику:

1. на основе предложения соискателя в действующую программу по физике для общеобразовательной пколы введена новая межпредметная связь;

2. опубликовано 19 работ, принято к печати 8 работ;

3. по непосредственным разработкам соискателя осуществляется массовое тиражирование 7-ми учебно-наглядных пособий;

4. усовершенствованы 3 экренно-звуковых пособия и 1 прибор других авторов /в связи с проведенной соискателем экспертизой исходных материалов этих пособий/; N

5. материалы по субатомной физике вклюнены в 3 новых диафильма по другим темам, созданных соискателем и выпускаемых студией

"Диафильм" Госкино СССР;

6. разработанная в результате диссертационного исследования. ■ альтергатиЕкая методика используется сколами № 204, 511, 576, 542 г. Москвы, а также при подготовко учителей физики Благовещенский и Ставропольским госпеданститутами; компьютерна программы применяются в Стерлитамакском госпединституте и а системе повышешш квалификации МГ11УУ.

Структура диссертации подч1шена логике исследования. Диссертация состоит из введения, 3-х глав, заключения, списка литературы /286 наименований/ и 17-ти приложений. Основное содержание работы изложено на 171 странице, в составе которих - 15 таблиц и 7 рисунков. Приложения даны в отдельной томе к включают 20 рисунков. Общий объем диссертации - 325 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕШАШЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во. введении обосновывается вибор темы диссертации, рассмотрены цель, гипотеза и задачи исследования, раскрыты его научная новизна-и практическая значимость, апробация и внедрение, определены поло-гения, выносишо на защиту.

В первой главе дается критический анализ действующей методики преподавания субатомной физики в средней школе с точки зрения социального заказа на подготовку выпускников в данной области, а также современных требований к их воспитанию и развитию в процессе обучения. Первоначально обсуждается проблема отбора и реального состояния актуальных в общественной гнзып знаний и умений по субатсАшой физике. Далее анализируются структура и содериание программ по те-ие "Атомное ядро", рекомендации по планированию уроков, содержание учебников и методическая литература для учителя, выполненные даучнс педагогические исследования в области преподавания субатомной физики. Наконец, в сравнительном плане обсуждается оснащенность наглядными пособиями советских и зарубежных школ.'

Во второй главе исследуются пути повышения качества учебной подготовки школьников по субатомной физике. Прежде всего, охарактеризовано понятие тематического комплекса средств обучения физике, определены последовательные этапы его формирования. Выявлены функциональные группы наглядных пособий, необходимые для изучения субатомной физики. Далее, на основе общих подходов к генерализации и структурфованию учебного материала, представлены стеркневые теоретические идеи, фундаментальные опыты и политехнические аспекты темы "Основы субатомной физики", а затем дана ее программа. Рассыо

рены вопросы совершенствования мекпредиетных и внутрипредметных сая-зей, предложены изменения в содержании обучения по этой теме. Завершают главу предложения по оптимизации учебного эксперимента.

В третьей глава дан аннотированный перечень наглядных пособий для обеспечения рекомендованного учебного эксперимента. Охарактеризованы пособия, созданные или нодергшзированныо при участии соискателя. Подчеркивается невозможность эффективного функционировали оптимизированной системы пособий вне целостной методики, изначально ориентированной на комплексное применешю средств общения. В этой связи рассматриваются проблему структурзгровшшл методических рекомендаций для учителя, приводятся конкретные примеры комплексного применения наглядных пособий. Завершает эту главу параграф, посвя-' ценный апробации разработанной методики. В нем излагаются задачи и организация педагогического эксперимента по теме исследования, освещены его результаты, а тажпв итога экспортных оценок некоторых разработок соискателя.

В заключении отражены основные выводы и результаты проведенного исследования.

• В приложениях представлены документы, подтверждающие внедрение результатов диссертации, приводятся развернутые рекомендации по мз-тодппа преподавания отделышх вопросов субатомной физики, характеризуются разработанные соискателем учебно-наглядные пособия.

Из краткого обзора диссертации видно, что создание комплекса ерздетв обучения субатомной физике ведется на протяжении всех трех глав. Эта процедура подразделяется на следующие этапы:

1.' анализ частной методики с целью усвоения накоплешюго педагогического опыта, выявления ее недостатков и прогрессивных тенденций развития;

2. определение социально значимых знаний и умений выпускника школы по соответствующей теме;

3. ваделение стержневых теоретических идей, фундаментальных • опытов и основных политехнических аспектов теш;

4. разработка блочной структуры тематической программы; •

5. отбор вопросов для тематической программы, анализ внутри-предметных и мезпредметных связей темы, ее гуманитарного содержания, формирование перечня базовых знаний и умений .учащихся;

6. оптимизация-учебного физического эксперимента;

7. проектирование системы учебных физических опытов и технических средств для их воспроизведения;

8. определение средств дополнительной /условно-графической/ наглядности, иллюстрирующих учебный эксперимент и содержание действующего учебника;

9. разработка структуры методического руководства для учителя по использовании тематического комплекса средств обучения.

Приведем основ1ше результаты перзьк пяти этапов.

Стегкневые теоретические идеи

1. Дискретный характер наблюдаемых значений физических ccrai-Ч1Ш в микромире /на примере квантовашш внутренней энергии систем/,

2. Случайный характер единичного'события /момент и исход распада нестабильной частицы, рождение частиц в столкновениях при вы-coimx энергиях/ и существование статистических закономерностей массовых процессов /перюд полураспада и среднее время кизни нестабильных микросистем, устойчивое распределение по каналам распада/.

3.. Сохранение полной энергии, импульса и электрического заряда - необходимое условие всевозможных превращений микрочастиц.

4. Закономерности взаимодействия субатомных частиц с веществом - основа политехнических применений ядерной физики.

Фундаментальные опыты: 1. опыт Л.Беккореля /обнаружение радиоактивности/; 2. опыты Э.Резерфорща /рассеяние л-частиц в вещество/; 3. измерение масс ядер при помощи магнитного спектрометра.

Политехнические аспекты темы: i. методы регистрации ионизирующих -излучений; 2. защита от ионизирующих излучений; 3. ядерное оружие; .4. ядершя электроэнергетика; 5. радиационные технологии.

Программа темы "Основ» субатомной физики" 1. В.в е д е н и е ЯДЕРНАЯ МОдац, ATCUA: опыты Резерфорца.

2. Эксперимент в субатомной физике

Атомная масс-спектрометрия. Ускорители микрочастиц. Взаимодей ствие субатомных частиц с веществом. Счетчики, трюковые приборы.

3. Ос новы ядерной фнвихи СТРОЕНИЕ ЯДЕР: состав ядра, ядерные силы, энергия связи ядер. ПРШРАЩЕШ ЯДЕР: нестабильные ядра, ядерные реакции. - .

4. Ядерная техника ОСНСШ ДОЗШЕТгаИ» проникающая способность излучений, поглощенная доза излучения, биологическое действие ионизирующих излучений н защита от них.. ~ •

ЯДЕРШ ЭНЕРГЕТИКА: цепная реакция, ядерное оружие, ядерный реак-

тор, АЗС, торхслдериД реактор.

РАДИАЦИОННЫЕ ШЮЛ0ГИ1: птапленение радаоактиппгс изотопов в г^о-мшиешостл, сельском хозяйстве, здравоохранении, научит исследованиях.

5. Субъядерная физика СТРСЕКЗ СУВЬЯДЕРШХ ЧАСТИЦ: проблиа структуру субьядертпк час.тад, похштио об олеиента^шх частицах, фундаментальнее взаимодействия, классзтфипщия субъядершх часпщ.

ПРЕВРАЩАЯ СУБЪЯДЕРНЫХ ЧАСТИЦ: нестабильные частицы, рогденне но- . вше частиц при столкновениях; корпускулярпо-волновой дуализм свойстп никрообъектов.

б. К о и п ь т) т о р и н й п р а к т и :: у и МОДЕЛЬНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ.

При реализация! этой программ рекомендуется расширить ме.-шред-метные связи темы "Атомное ядро" и в дополнение к ним:

рассмотреть обобщенное понятие "цепная реакция" с опорой па знания по химии и привлечением физических призеров;

учитывать знания учащихся об энаргии связи из курса хга.пш-Х1; использовать знания учащихся по вопроса:.! ядерного разоружешш из курсов географии-Х и истории-Х1.

Основные знания учащихся Понятия: атомное ядро, радиоактивность, ядерная реакция, энергетический выход при ядерных превращениях, цепная реакция /на примере размножения нейтронов/, ионизирующие излучетнт*, активность радиоактивного источника*, поглощенная доза излучения*, эквивалентная доза излучения*, элементарная частица, фундаментальные взаимодействия*, рождение новых частиц пр! распадах и столкновешшх /на примерз распада нейтрона и образования электрон-позитронной пар!/*.'

Законы^ статистические закономерности "жизни" нестабильных микрочастиц /на примере радиоактивных ядер/*.

Практические_п£именения: устройство и функционирование ядерю-го реактора, схема АЭС, проблемы термоядерной энергетики, призера • радиационных технологий в народном хозяйстве*, устройство и действие индивидуального дозиметра /электростатического типа/*.

Основные умения учащихся Определять активность радиоактивного источника при помощи четчика*, решать типовые задачи по вопросам дозиметрии излучений*, *Новая позиция, введенная соискателем.

составлять уравнения ядерных реакций.

Предлагая эту программу, ш исходили та демократической концепции открытости н вариативности методической системы, совремегшой школы. Последовательность и редакция вопросов выбрани в интересах генерализации материала, укрупнения дидактических единиц. Группировка вопросов в блоки облегчает усвоение сущностных понякгй и главных связей теи, создает благспритшше условия для систоматиза-.цин экспериментальных сведений. КомльитернцЛ практикуй выступает попой формой оксперкментироваиия школьников, со'с опочивая по роду вопросов переход от инфор/ациокно-объяснителыгсго обучешш к дея-тельностноыу. Стержневые теоретические идеи долзяш всесторонне "отрабатываться" по ходу изучения теш.

Преподавание по этой программе потребовало от нас переработки содоргашк обучения по ряду вопросов, В частности, нами предложены:

единый подход к математическому описанию нескольких ндоршх процессоз на основе показательной функции;

методика формирования обобщенного понятия "цепная реакция"; использование знаний по ядерной физика при изучении черных дар в курсе астрономии;

метод анализа размерностей и содержательные аналогии в субатомной физике;

учебный материал о сцинтилляциошоми полупроводниковом счетчиках ионизирующих частиц;

разработки гуманитарного "потенциала" субатомной физики. Ключевой этап нашего исследования - оптимизация эксперимента по субатомной физике. Следуя Л.И.Анциферову, под оптимизацией учебного эксперимента для какой-либо из тем школьного курса физики мы понимаем "создание такой системы, которая способствует наиболее эффективному обучению физике при рациональных затратах средств, вре цени и усилий учителей и учащихся"*. Основным критерием эффективного обучения этот автор обоснованно считает соответствие школьного физического эксперимента ступенчатой схеме изучения теории, отражающей диалектический путь познания. Опираясь на выводы Л.И.Анциферова, ш ввделили главные ориентиры оптимизации учебного эксперимента по теме "Основы субатомной физики":

отражение в учебном эксперименте концепции, согласно которой ведущей формой знания является физическая теория;

хАнци4еров Л.И. Оптимизация школьного физического эксперимента: Автороф. дисс. ... д-ра пед. наук.-Л., 1986.-30 с.

отбор физотзских опытов с учетом принципа системности знаний; обеспечение средствам! учебного физического эксперимента ,оз-мсвшостей для формирования у школьников идеологических знаний н научно-теоретического мышления;

развитое учебного экспертаента па базе вычислительной дохший:. Сочетание этих ориентироз и системно-комплексного подхода :с ос-нащешпэ учебного процесса средствам: наглядности позволило вгдслпть в составе оптимального комплекса основные функционально группи наглядных пособий по субатомной физике, соответственно призванг.из обеспечивать:

учебные опыты по стержневым теоретическим идея.! темы /"констатирующий эксперимент"*/;

ознакомление с фундаментальных! опыта;л: /"исходный окспери-нентпХ/;

соответствующий содержшпсэ темы "политехнический эксперимент"*; дополнительную к учебнику и опытам условно-графическую наглядность.

Отбор явлений субатомной физики для "компьютеризации" в рамка:: запланированного содертлния обучения тлеет свою специфику. "Сюжеты'' для компьютерного моделирования выбирались, исходя из следующих основных требований:

работа должна раскрывать сторясневую теоретическую идею темы, фундаментальный опыт либо один из политехнических аспектов теш;

прототипом компьютерного модельного эксперимента должен быть реальный опыт, невыполнимый в условиях школьного кабинета физики и не имеющий методически равноценного учебного варианта;

деятельность обучаемого при выполнении работы на ПЭВМ в функциональном отношении может быть приближена к деятельности исследователя в реальном аппаратурном эксперименте-прототипе;

возможность работы с моделирующей программой в диалоговом режиме, обеспечивающем варьирование существенных параметров явления.

Опираясь на представленные вьшэ подходы к оптимизации, мц предложили вариант обеспечения учебным экспериментом стеряневых теоретических идей темы, ее фундаментальных опытов и политехнических аспектов. Следующий закономерный шаг работы - составление перечней демонстраций, работ компьютерного и лабораторного практикумов по рассматриваемой теме. Так, наш список демонстраций содержит 18 позиций /сме-

Л.И.Анциферову, см. сноску на с. ,10.

сто 3 в действующей программе/, из которых 8 не обеспечиваются выпускаемые! наглядными пособиями либо прездо в советской школе не предусматривались.

Демонстрации

Радионуклидные препараты и естествешшз источники радиоактивности

2. Действие ядерных излучений на фотоэмульеш.

3. Модель взаимодействия с( -частиц с атомным ядром.-

4. Ионизация воздуха под действием ядерных излучений.

5. Устройство и действие газоразрядного счетчика.

6. Треки в камере Вильсона.

7. Движение электронов в-магнитном поле.

8. Фотографии треков заряженных частиц.

9. Защита от проникающих излучений. Ю. Знак радиационной опасности.

|'. Модель цепной реакции.

12. фотодокументы о поражающем действии ядерного орудия.

13. Кинофильм о ядерной энергетике.

14. Модели радиоизотопных уровнемеров, дефектоскопа.

15. Кинофильм о получении и применении радиоактивных изотопов.

16. Фотографии событий рождения новых частиц в трековых приборах.

17. Модель энергетических состояний квантовой микросистемы. ■ /18. "Бесцветные"комбинации "цветных" частиц./

Компьютерный практикум

1. Масс-спектрометр.

2. Изучение радиоактивного распада корогкоживущего изотопа.

3. Определение периода полураспада радиоактивного изотопа.

4. Исходы распада нестабильных микрочастиц.

5. Радиационные биотехнологии: предпосевное 2-облучение семян.

Лабораторный практику» Изучение спинтарископа, камеры для наблюдения следов сИ -частиц, полупроводникового счетчика ионизирующих частиц, радиометра.

Особого внимания заслуживает применение в учебном процессе радиоактивных препаратов. В связи с концепцией беспорогового воздействия радиации на организм мы считаем неоправданным использование в сколе и % -излучателей, полная защита от которых в этих условиях практически невозможна. Работу же с «-источниками можно ор ганизовать безопасным образом, поэтому использование последних в пр борах лабораторного практикума допустимо. Во всех случаях целесообразно рекомендовать естественные источники радиоактивности и компью

?орпгэ иодели опытоз с радиоактивностью. >

Соответственно разработанным подхода;,I к обеспечению учеб1 го > эксперимента был подготовлен аннотироващшЛ перечень учебно-пагляд- ; них пособий по субатомной физика. Из 31 пособия этого перечил 16 \

предложено соискателей. Для характеристики пособий используется обо- [ згачегаш: + - предлезено соискателем, I - выпускается проышшенно-стью, 2 - осваивается прхтпленностья, 3 - Еыпуспас:.:оо протллпеп- 1 костью пособие нуждается в модершзации, 4 - самодельноо, 5 - под- ; леетт разработке, н - создано при участии соисглтеля. '

Перечень рекомендуемых наглядных пособий по субатошой-физико '.'

Демонстрационные приборы и модели Панель с газоразрядным счетчиком 1 и Набор источников ионизирующих излучений I Манипулятор для работы с радиоактивными препаратагд + 5 Набор поглощающих пластин + 5 Модель камеры Вильсона 3

Модель взаимодействия с* -частиц с атомный ядрои 3 Модель для изучения цепной реакции + 4 з* Модель энергетических состояний квантовой микросистемы + 4 н Модель "бесцветного" адрона + 4 и

Аудиовизуальные средства обучения Кинофильм "Открытие радиоактивности" 2 к Кинофильм "Ядерная электроэнергетика" 3 Кинофильм "Получение и применение радиоактивных изотопов" 5 Кинофрагаент "Опыт Резерфорца" 1 я Диафильм "Ядерное оружие должно быть запрещено!" 1 и Диафильм "Понятие об элементарных частицах" + 1 и Диафильм "И.В.Курчатов: Из серии "О великих физихах" 1 к Диапозитивы "Основы субатомной физики" + 3 л Транспаранты "Основы субатомной физики" + 5 Таблицы "Основы субатомной физики" +5

■Пособия для лабораторного практикума ,

Радиометр школьный 3 м

Прибор с полупроводниковым счетчиком ионизирующих частиц + 5 Спинтарископ 3

Камера для наблвдения следов ск -частиц 3

Раздаточный материал "Фотографии треков заряженных частиц" + 5

Пакет программ для компьютерного практикума Масс-спектрометр +5

14 •

Изучение радиоактивного распада короткоживуцего изотопа + 1 к Определение периода полураспада .радиоактивного изотопа + 4 л Наблюдение исходов распада нестабильных микрочастиц + 5 Радиационные биотехнологии: предпосевное 8-облучение семян + 1 н ■

Настенные пособия для оформления кабинета физики Комплект "Происхождение терминов квантовой физики" + 4 к Стенд "Вглубь атома" 4

Оптимизация школьного физического эксперимента предполагает разработку методики преподавания, обеспечивающей эффективное функционирование всей системы учебно-каглядных пособий. Печатное методическое руководство по преподаванию темы выступает особым, обязательным компонентом тематического комплекса средств обучения. Это руководство по отношению ко Есем остальным компонентам комплекса должно выполнять связующие функции и в соответствии с этими функциями обеспечивать одновременный охват содержания обучения, техники учебного эксперимента и методики комплексного применения пособий.

В нашей работе предлагается разбивать такое руководство на параграфы соответственно блочной структуре рассматриваемой темы. За названием параграфа дается краткая характеристика содержания образования по охватываемым вопросам, далее - пзречень основных компо- . центов комплекса средств обучения. Затем следуют методические рекомендации и технические инструкции для конкретных экспериментов. Они приводятся в последовательности, наиболее целесообразной с точки зре ния усвоения школьниками учебного содержания параграфа. Эти рекомендации даются под заглавиями программных демонстраций и лабораторных работ. Вслед за каждым таким заглавием приводится подробный список необходимого оборудования. При таком подходе демонстрация или фронтальная лабораторная работа становятся минимальными структурными еда ницами методического руководства, что соответствует ведущей роли экс перга,!ента в обучении физике, фактически мы приходим к комплексирова-Н1ю средств обучения вокруг основных учебных экспериментов. При это* формируется четкая иерархическая структура методического руководства тема программы параграф совокупность вопросов программы содержание образования ■* комплект средств обучения * демонстрация или фронтальная лабораторная работа учебный физический эксперимент •*• сродства условно-графической наглядности.'

Сформированный проект частной методики апробировался в ходе педагогического эксперимента, в котором на протяжении 1964-1991 гг. участвовало 11 классов. Основной задачей педэксперимента была оцени

педагогической эффективности предлагаемого варианта частной методики. По ходу педэксперимента выяснялись: доступность нового мат-риала, возможность форм^ровшпм предусмотренных знашй и умений учащихся за отведенное время, особенности комплексного примснет-л средств обучения по данной теме.

Отличительная черта данного педагогического эксперимента состояла в "¿ом, что он !'ог быть обеспечен рекомендованный наглядпк.пг пособиями не более чем наполовину по числу наименований. Отсутствие пособий с требуемыш качествами восполнялось за счет использования пособий с близкими учебно-методическими возможностями. Скажем, в тех случаях, когда учитель не располагал нуннымн днаггособи-ямн, он демонстрировал подобранные иллюстрации в эпипроехадш.Регистрация достигнутого уровня обученности школьников осуществлялась путем тестового контроля основных элементов знаний и умений. Средний процент правильных ответов в экспериментальных и контрольных классах составил соответствешо 89 % и 73 % при средней квадратичном отклонении 3

Программа, аннотированный перечень рекомендуемых наглядных пособий и программные педагогические средства анализировались группой экспертов численностью 23 человека, включающей научных сотрудников АПН СССР, учителей и преподавателей пединститутов разных регионов страны. Все экспертные оценки были положительными.

основные вывода

Полученные в ходе исследования пыводы подтвердили выдвинутую гипотезу. А именно, Форягрование общественно-необходимого уровня обученности выпускников школы по субатомной физике, более полное использование воспитательного потенциала рассматриваемой теш было достигнуто при педагогическом эксперимента в условиях:

повышения научного уровня и доступности учебного материала за счет структурфования учебного материала и усиления внимания к стержневым теоретическим идеям квантовой Физики;

отбора физических опытов в интересах упрочения теоретических • и политехнических знаний, формирования актуальных практических умений, в т.ч. расширения учебного эксперимента и усиления его материально-технической базы, увеличения удельного веса самостоятельной экспериментальной работы учащихся;

реализации системно-комплексного подхода к оснащению учебного процесса тематическими средствами обучения и к применению последних; усиления в обучении гуманитарного содержания.

Резшируя, подчеркнем, что всякая оптимизация носит относительный характер, а а комплекс средств обучения субатомной Физике остается системой, открытой для дальнейшего совершенствования и всевозможных модификаций.

Основные положения диссертации отражены в публикациях:

1. Методика формирования школьного комплекса средств обучения субатомной физике//Средства обучения в учебном процессе/Под ред. Л. П.Прессмана; АШ СССР. НИИ средств обучения и учеб, книга.-У., 1991.-С. 36-46.

2. Оптимизированный комплекс средств обучения субатомной фи-зш:е//Средства обучения в учебном процессе/Под ред. Л.П.Прессмана; АПН СССР. НИИ средств обучения и учеб. книга.-«., 1991.-С. 47-57.

3. Методические принципы формирования пакета обучающих программ по ядзрной фиэике//Материалы Х1У конференции молодых ученых Р-1И СкЮ АПН СССР /естеств.-мат. цйкл//АПН СССР. НИИ содержания

и методов обучения.1987.-С. 160-163, в соавт.

4. Учебное компьютерное моделировке физичеоких явлений//Про-блемы эффектив. использ. учеб. оборуд.. в работах мододах ученых и аспирантов НИИ ШТСО АПН СССР: Тез. докл./Под ред. Ю.Е.Дграсевича; АПН СССР. НИИ шк. оборуд. и техн. средств обучения.-М., 1989,-С. 33-36, в соавт.

5. Этапы разработки учебных моделирущих программ на 8Ш//Мо-лодые ученые НИИ ШОТСО АПН СССР - практике школы: Тез. докл./Под ред. В.С.Леднева; АПН СССР. НИИ шк. оборуд. а техн. средств обучения.-«., 1989.-С. 69-72,. в соавт. . '

6. Компьютерные урови//Физика в шк.-19в9.-Р1.-С, 31-32.

7. Компьютерный урок по ядерной Физике//Вклад молодых ученых АПН СССР в реализацию основных направлений реформы общеобразовательной и проф. шк. Ч. II: Тез. довл./АПН СОСР.-М.^ 1У87.-С. 3943, в соавт..

8.(Реферат!//Школьное оборудование в СССР и за рубежом: Научный реферативный сборник/АПН СССР. НИИ общ. педагогики.-1988.-Вып. 2/10/.-С, 3-6, в соавт.-Реф. сб.: Вклад молодых ученых Академии педагогических наук СССР в реализацию основных направлений реформы общеобразоват. и проф. шк.Ч. II: Тез. докл./АПН СССР.-М., 1987.-57с

9. Программное педагогическое средство межпредметного значе-ния//Совершенствование форм и методов соврем, обучения предметам естеств.-мат. цикла/АПН СССР. НИИ содержания и методов обучения.-и., 1988.- С. 92-95, в соавт.

10. Е&ишй цатеьатический подход к описания ядерных процсс-ооз//5нзита в ик.-1У91.-!Я2.-С. 34-37,

11. Показательная функция при изучении вопросов ядерной фи-гзтпп1//Ф'лзтга и матсштила в шк.-Тбилиси, 1У37,-!!?1,-С. 54-63.-На груз.яз.

12. Методика форшросангл питии "цепная реакция"/Дизтса 3 nt.-I989.-E22.-C. 84-92, в соавт.

13. Фортгровагаю представлений о пертяс ддрзх//Сяэшга и вас. -1939.-СТ.-С. 100-102.

14. Новый учебный материал к уроку "Методы регистрации кснп-опругярх 'лзлуче!Пйп//гизика в сз:.-1987.-£2.-С. 30-32.

15. Новые наглядные пособия: Экранные пособия по ядерной фк-зико//Физшса 13 шк.-1990.-!?Й.-С. 63-65.

16. Атомное ядро: Сопроводительной текст к серия диапозитивов.-И. : Студия "Дкфитъм" Госкино СССР, 1930.-6 с.

17. Набор псточшкоз ионизигуюкрн частиц//Краткая характеристика новых средств обучения: Метод. рекомендации/Отз. ред. Е.А. Павлова; АПН СССР. НШ! ек. оо'оруд, и сзхег. средств обучения.-М., 1987.-С. 6-8.

18. Модели объектов для обуче:п:я фпзике//Вклад молодых ученых и аспирантов в решение задач рофоряг сколы/Под рзд. Ю.Е.Дур?,--ооипа; АПН СССР. НИИ пз. оборуд. и техн. средств обучения.-М,, 1987.-С. 6-10.

19. Панель о газоразрядным счетчиком ПГС-1//Новые средства'. сбучегпм в учебно-воспитательном процессе: Физика: Метод, рено-иендации/0тв. ред. А.Г.Воепанян; АПН СССР, НИИ средств обучения.;'-, учеб. книги.-М., 1990.-С, 33-35,

Выпускаются промышленностью /тиражируются/ следующие учобно-иаглядные пособия по теме диссертации, разработанные, соискателе«;

диафильм "Ядерное орутше должно быть запрещено!,";

диафильм "Понятие об элементарных частицах";

серия диапозитивов "Атомное ядро";

кинофильм "Открытие радиоактивности"/"Школфильм", 1991/;

демонстрационный прибор "Панель с газоразрядным счетчиком"" /э-д "Электроприбор" Р 10, г. Ленинград/;

программные педагогические средства "Изучение радиоактивного распада короткоживущего изотопа" и "Радиационные биотехнологии: предпосевное У-облучение семян". ^