Вопросы астрофизики в курсе физики средней школы

Матарцева, Елена Анфинагентовна

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: Вопросы астрофизики в курсе физики средней школы

Автореферат

Автор научной работы: Матарцева, Елена Анфинагентовна
Ученая степень: кандидата педагогических наук
Место защиты: Санкт-Петербург
Год защиты: 2004
Специальность ВАК РФ: 13.00.02

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Вопросы астрофизики в курсе физики средней школы"

На правах рукописи УДК 371.016: 53

Матарцева Елена Анфинагентовна

ВОПРОСЫ АСТРОФИЗИКИ В КУРСЕ ФИЗИКИ СРЕДНЕЙ ШКОЛЫ

Специальность: 13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания (физика, уровень общего образования)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Работа выполнена на кафедре теории и методики обучения физике Российского государственного педагогического университета имени А И. Герцена

Научный руководитель: - действительный член РАО, доктор физико-

математических наук, профессор Александр Сергеевич Кондратьев

Официальные оппоненты: доктор педагогических наук, кандидат

физико-математических наук, профессор Лев Викторович ЖУКОВ,

кандидат физико-математических наук, доцент

Владимир Сергеевич БАБАЕВ

Ведущая организация: Санкт-Петербургская государственная

академия постдипломного педагогического образования

Защита состоится 2004 года в часов на засе-

дании диссертационного совета Д 212.199.21 по присуждению ученой степени доктора наук в Российском государственном педагогическом университете им. А. И. Герцена по адресу: 191186, г. Санкт- Петербург, наб. р. Мойки, 48, корп. 3, ауд. 20.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке РГПУ им А.И. Герцена

Автореферат разослан

Ученый секретарь Диссертационного совета

2004 г.

Н. И. Анисимова

Общая характеристика работы

Актуальность исследования.

Вторая половина XX века с его выдающимися достижениями в физике, астрономии, космонавтике характеризуется существенным приростом в целостном представлении естественнонаучной картины мира. Накопление знаний о Космосе важно для человечества, поскольку существование земной цивилизации зависит от того, что представляет собой наша Вселенная, как она развивается.

В современных условиях возросла роль образования в осознании человеком, что он является жителем планеты Земля. В процессе обучения становится актуальным развитие такого типа мышления учащихся, которое способствует системному видению современных проблем человечества, в том числе и проблем космического уровня.

В XXI веке, когда происходит интенсивное освоение Космоса астрономическими инструментами нового класса, невозможно формирование адекватных эволюционных представлений о природе и о современных методах исследования в физике без знания основ астрофизики.

На современном этапе развития физического образования в школьном курсе не изучаются основные положения астрофизики, тем самым не подчеркивается универсальный характер законов физики для всех явлений реального мира. В преподавании физики нет единого подхода к изложению вопросов астрофизики.

Некоторые астрофизические явления представлены в курсе астрономии, однако изложение астрофизических вопросов в существующих учебниках астрономии производится на формальном, описательном уровне, при этом не делается практически никакого анализа проявления действия физических законов в рассматриваемых явлениях. Сама учебная дисциплина астрономии в средней школе является в настоящее время необязательной.

В существующих курсах физики средней школы вопросы астрофизики либо не рассматриваются, либо включены фрагментами, не сочетаясь с традиционным материалом физики ни по стилю, ни по структуре, ни по методологии. Включение материала по астрофизике в отдельные курсы не носит системный характер, поэтому не способствует глубокому усвоению учащимися законов физики. Такое состояние физического образования отрицательно сказывается на качестве знаний учащихся. Изложение астрофизических вопросов в учебниках и учебных пособиях не всегда достаточно для того, чтобы учитель мог доступно и полно излагать материал, поэтому назрела настоятельная необходимость в разработке общих идей использования вопросов астрофизики в курсе физики средней школы.

Объект исследования: процесс обучения физике в современной школе, ориентированный на демонстрацию универсального характера физических законов для явлений любого простр^^щнедодадцда >а.

I БИБЛИОТЕКА [ С Петер

оэ

Предмет исследования: методика обучения физике, включающая некоторые положения астрофизики, основанная на демонстрации универсального характера физических законов для явлений любого пространственного масштаба.

Цель исследования: теоретическое обоснование целесообразности включения в курс физики средней школы основных вопросов астрофизики, иллюстрирующих универсальность физических законов для явлений всего материального мира, общую методологию физики, представляющих целостную картину некоторого круга явлений, и разработка методики их преподавания.

Гипотеза исследования состоит в следующем: качество знаний по физике у учащихся общеобразовательных школ может быть повышено в процессе усвоения курса физики, гармонично включающего в себя вопросы астрофизики, опирающиеся на общую методологию физики, за счет мировоззренческого характера этих вопросов, комплексного характера решаемых ими проблем, за счет содержания в них большого потенциала для развития мышления учащихся.

Цель исследования конкретизируется и развивается в задачах исследования:

1.Изучить содержание вопроса в педагогической литературе.

2.Проанализировать имеющиеся образовательные программы и учебники физики на предмет использования в них астрофизического материала.

3.Разработать критерии отбора астрофизического материала для курса физики средней школы.

4.Разработать и обосновать методику предлагаемых астрофизических вопросов и задач.

5.Определить и проверить в процессе опытно-экспериментальной работы дидактические условия преподавания астрофизических вопросов.

6.Разработатъ дидактические рекомендации для учителей физики.

7.Исследовать повышение качества знаний учащихся по физике при использовании экспериментальной методики.

Методологическую основу исследования составляют:

- труды ученых-физиков по мировоззренческим и методологическим аспектам достижений физической науки (Л. Бройль, СИ. Вавилов, Р. Фейн-ман, А. Эйнштейн и др.);

- труды ученых - физиков и астрофизиков (В.А. Амбарцумян, В.Л. Гинзбург, Д. Лейзер, И.Д. Новиков, И. Пригожин, С. Хокинг и др);

- достижения и тенденции развития теории и методики обучения физике, методологические основы школьного курса физики (СВ. Бубликов, Г.А. Бордовский, А.С Кондратьев, В.В. Лаптев, А.А. Самарский и др.);

- методическая система преподавания астрономии (Б.А. Воронцов-Вельяминов, М.М. Дагаев, Е.Ю. Диркова, А.В. Засов, В.В. Иванов, Е.П. Левитан, В.Г. Сурдин и др.);

- теория модернизации отечественного образования (Л.С. Выготский, Л.Я. Зорина, В.В. Краевский, З.И. Калмыкова, Максимова В.Н., В.Т. Фоменко и др.).

Источником диссертационного исследования явился также собственный опыт автора как учителя школы.

Методы исследования подбирались в соответствии с задачами исследования. На различных этапах исследования использовались следующие методы: теоретический анализ литературы по теме исследования, изучение и обобщение передового педагогического опыта, анализ процесса обучения физике в средней школе, педагогические измерения (по результатам педагогических наблюдений, анкетирования учителей и учащихся, проведения контрольных и срезовых работ), сравнительный педагогический эксперимент с обработкой результатов. Научная новизна.

В отличие от ранее выполненных работ, в которых исследовалось физическое образование в педагогических вузах, рассматривались лишь отдельные аспекты включения астрофизического материала в школьный курс через подготовку учителя, а также работ, посвященных школьному образованию, в которых исследовалось астрономическое образование или процесс интеграции физики и астрономии, в данной работе впервые обоснована и разработана методика обучения физике, включающая основные положения астрофизики, иллюстрирующая универсальный характер законов физики для всего материального мира и позволяющая сформировать комплекс умений и навыков для оценки физических характеристик объектов Вселенной, способствуя этим формированию представлений о современной физической картине мира.

Доказано, что предложенная методика:

- успешно реализует принцип «образование как учебная модель науки» и способствует формированию у школьников ряда исследовательских умений (выдвигать гипотезу, выбирать модель, исследовать физический процесс, делать оценку основных параметров космических объектов, сравнивать методы исследований, делать перенос знаний с модели на реальный объект и др.);

-способствует повышению методологической культуры учащихся и более глубокому уровню понимания физических процессов;

- способствует формированию системного, целостного мышления и повышению качества знаний по физике.

Теоретическая значимость исследования состоит:

• в обосновании отбора астрофизического материала для курса физики средней школы;

• в разработке и обосновании исследовательского подхода к изучению астрофизического материала школьного курса физики на основе современной методологии физических знаний;

• в конструировании содержания методики изучения теоретического материала, включаемого в основные разделы школьного курса фи-

зики (механика, молекулярная физика, термодинамика, квантовая физика), в которой центральное место занимают модели астрофизических явлений, определение границ их применимости, исследование моделей качественными методами.

Практическая значимость работы состоит в том, что теоретические исследования доведены до уровня практических разработок:

• конкретных вопросов по астрофизике, представляющих собой фрагменты содержания физического образования: «Гравитационные явления», «Физические свойства Солнца», «Основные физические свойства планет Солнечной системы»;

• циклов астрофизических задач, предоставляющих возможность обратить особое внимание на определенные действия по созданию физической и математической модели явления, на развитие методологических знаний учащихся, демонстрируя единство методов и подходов физики при анализе явлений различной природы.

Достоверность и обоснованность результатов и выводов исследования обеспечивается:

- анализом проблемы астрофизического образования в школах;

- использованием разнообразных педагогических методов исследования, соответствующих поставленным задачам исследования;

- положительными результатами педагогического эксперимента, проведенного с 2000 по 2004 уч. г.,

- использованием разработанной методики в экспериментальных школах.

Критериями эффективности разработанной методики является результативность обучения - успешное выполнение старшеклассниками заданий астрофизического содержания всех уровней сложности, предусмотренных Государственным образовательным стандартом.

Апробация результатов исследования происходила в процессе проведения педагогического эксперимента, в практике преподавания автора при работе в средней школе № 287 г. Санкт-Петербурга и при прохождении ассистентской и доцентской практики в РГПУ им. А. И. Герцена.

Теоретические результаты проверены при обсуждении выступлений автора на конференциях «Герценовские чтения» (СПб, 2001, 2003, 2004 г. г.), шестой Международной конференции «Физика в системе современного образования» (Ярославль, 2001), третьей международной научно-методической конференции «Новые технологии в преподавании физики: школа и вуз» (Москва, 2002), седьмой Международной конференции «Физика в системе современного образования» (Санкт-Петербург, 2003), четвертой Всероссийской научно-практической конференции «Современная астрономия и методика ее преподавания» (Санкт-Петербург, 2004), годичных курсах учителей физики 2003-2004 г. г. (г. Санкт-Петербург).

Исследование проводилось на базе кафедры методики обучения физике РГПУ им. А.И. Герцена.

Результаты исследования внедрены в практику обучения физике учащихся школ №№ 287,9 г. Санкт-Петербурга, № 6 г. Волхова.

В результате проведенного исследования на защиту выносятся следующие положения:

1. При подходе к образованию как к учебной модели науки изучение вопросов астрофизики в курсе физики средней школы должно соответствовать модели научного исследования со всеми его этапами: выдвижение гипотезы, выбор модели, определение границ применимости физических теорий, исследование физических процессов, оценка основных физических характеристик, сравнение методов исследования, перенос знаний с модели на реальный объект.

2. Методика обучения физике, включающая основные положения современной астрофизики, иллюстрирующая универсальный характер законов физики для всего материального мира и основанная на общих методологических принципах физики, позволяет представить целостную картину таких вопросов, как гравитационные явления, физические свойства Солнца, основные физические свойства планет Солнечной системы, укрепляя мировоззренческий аспект физического образования.

3. Обучение современной физике по предложенной методике, включающей основные положения современной астрофизики, иллюстрирующей универсальный характер законов физики для всего материального мира и основанной на общих методологических принципах физики, способствует повышению у обучаемых качества знаний по физике благодаря формированию целостного системного мышления.

Положения, выносимые на защиту, подтверждаются в 16 публикациях

соискателя общим объемом 3,47 п. л.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, приложения. Объем диссертации 179 страниц, в том числе 13 таблиц, 4 рисунка. Список литературы 127 наименований.

Основные идеи работы Во введении обоснована актуальность исследования, выявлены его новизна, теоретическая и практическая значимости, определены цель, задачи и гипотеза исследования, сформулированы положения, выносимые на защиту.

Первая глава «Физика мегамира в школьном курсе» посвящена модернизации содержательного аспекта курса физики общеобразовательной средней школы. В первой главе дан краткий анализ развития физики и методики ее преподавания, рассмотрено значение и место астрофизического материала в системе физических знаний, определена степень сложности его усвоения учащимися; показана своевременность включения вопросов астрофизики в школьный курс физики для усиления мировоззрен-

ческого аспекта обучения физике. Добиться последовательного решения одной из главных мировоззренческих задач - формирования у обучаемых целостной единой картины мира - важная задача современного физического образования.

Мировоззренческий аспект при изучении физики в различные времена приобретал различный статистический вес в зависимости от этапов развития человечества. В эпоху «классической физики» разработанная Ньютоном механика нашла применение в описании системы мира Коперника, обеспечивая этим огромное мировоззренческое значение физики. В дальнейшем мировоззренческий аспект при изучении физики начинает терять свое доминирующее положение, постепенно уступая место практической направленности получаемых знаний.

Бурное развитие современной электронной техники в последнюю треть XX века сделало необходимым коренной пересмотр парадигмы физического образования, ибо знания, получаемые с огромным трудом и большой затратой времени, оказывались совершенно неэффективными в плане практического использования. Уклон в сторону политехнизации приводил к определенному выхолащиванию мировоззренческого аспекта, ставя физику на утилитарный уровень.

Существенную роль в смене парадигмы обучения сыграло смещение акцентов в социальном заказе общества к системе образования. На первый план в модернизации содержательного аспекта курса физики стали выдвигаться идеи применения общих методологических принципов физики. Основанная на последовательном воплощении указанных идей парадигма позволяет рассматривать образование как учебную модель науки. Содержание образования при этом от чисто информационного смещается в сторону методологического. Совершенство стиля научного мышления, присущего физике, продолжает прочно удерживать ее в положении лидера современного естествознания.

Происходящая в настоящее время модернизация образования направлена на повышение качества обучения физике. Одно из важнейших направлений в этой области - демонстрация универсальности физических законов, определяющих все происходящие во Вселенной процессы и явления - связано с новым подходом к проблеме межпредметных связей. Особое положение и роль здесь отводится изучению вопросов астрофизики, существенно расширяющих и углубляющих наши представления о строении и свойствах окружающего мира.

Анализ существующих интегрированных курсов физики и астрономии показал, что в них нет единства предметных и методологических знаний. В существующих учебниках астрономии рассмотрение астрофизических вопросов также не опирается на общую методологию физики, часто представляя сумму формул, не имея единого подхода к разным темам. Добиться формирования целостной картины мира на этом уровне невозможно, даже систематизируя знания на обобщающих занятиях, так как нет системообразующих общих для всего курса элементов знаний.

Соединяя перечисленные требования к целостности представлений у обучаемых о материальном мире, делаем вывод, что включение вопросов астрофизики в курс физики средней школы должно происходить на основе общей методологии физики, тогда сохранится единая структура курса, единый стиль изложения материала. Баланс времени остается прежним за счет таких межпредметных связей с математикой, как комплексные числа для изучения темы «Переменный ток» в 11 классе, за счет использования понятия фазового портрета системы при исследовании реальных систем в темах «Молекулярная физика», «Термодинамика» в 10 классе, за счет замены астрофизическим материалом формальных примеров и задач и др.

Психолого-педагогическое исследование проблемы показало, что вопросы астрофизики на уроках физики, с одной стороны, вызывают у школьников большой интерес, а с другой - являются материалом повышенного уровня сложности. В работе предлагаются способы преодоления психологических и дидактических трудностей, возникающих в процессе изучения школьниками астрофизического материала.

Во второй главе «Вопросы и задания по астрофизике и методика их преподавания» сконструировано содержание ряда уроков изучения новых знаний и решения задач, раскрывающих применимость методологии физики к изучению астрофизических объектов, разработан общий методический подход на основе различных уровней методологии физики.

Включение астрофизических вопросов в школьный курс физики с целью демонстрации универсальности физических законов и их применимости для описания явлений галактического масштаба основывается на уверенности в справедливости этих законов, по крайней мере, для широкого круга явлений, достаточно подробно изученных к настоящему времени. Рассмотрение основных свойств космических объектов, не говоря уже об описании свойств «ближнего» космоса - Солнца и солнечной системы, может быть адекватно выполнено на основе фундаментальных положений современной физики.

При правильном методологическом подходе к изучению современной физики выявление и демонстрация модельного характера наших знаний о природе и установление границ применимости конкретных моделей является особенно важным фактором при обучении и развитии научного мировоззрения.

Методику изложения астрофизических вопросов в рамках школьного курса физики от методики изложения традиционных тем курса отличает тот факт, что во всех без исключения случаях объектом наблюдения являются реальные процессы и явления, происходящие в природе, а не осуществленные в результате действия человека. В связи с этим обучаемых необходимо ориентировать на:

- использование определенных модельных представлений, формулируемых на основе имеющейся количественной и качественной информации о свойствах изучаемых объектов;

- использование такого стиля мышления, при котором производится не последовательный вывод результатов из какой-либо единой концепции, а устанавливается некоторая непротиворечивая самосогласованная картина изучаемой ситуации, позволяющая провести численную оценку фигурирующих в теории параметров;

- использование достоверных способов измерения величин, значения которых необходимы для проведения численных оценок.

Основной методической линией является раскрытие учащимся некоторых важных черт методологии физического исследования, связанных со всем спектром практических методов получения необходимой информации, что особенно ценно в связи с широким внедрением методов математического моделирования при изучении реальных явлений. При изложении материала акцент смещается из области предметных знаний в область современной методологии физических знаний.

Методика изложения астрофизического материала, представленного в диссертации, включает рассмотрение:

- границ применимости физических теорий как средство преодоления формализма в знаниях учащихся на примере механики Ньютона (§2);

- метода модельных гипотез на примере «предсказания» учащимися существования черных дыр (§2);

- моделирования реальных астрофизических явлений для формирования у учащихся исследовательских умений на примере рассмотрения моделей: механического равновесия, равномерного движения материальной точки по окружности, идеального газа, радиационного баланса (§4);

- иерархического подхода к изучению моделей на примере рассмотрения гравитационных явлений (§2), исследования физического состояния вещества звезды в процессе ее эволюции от характерной до белых карликов, нейтронных звезд и черных дыр (плазма как идеальный газ, вырожденный газ, ферми-жидкость) (§3);

- универсальности физических законов и их справедливости для всех структурных уровней материи на примере метода анализа размерностей для выяснения физического состояния вещества звезды в процессе ее эволюции (§3), для изучения механических колебаний для разных сред (приложение, цикл IV);

- качественных и количественных оценок параметров системы (§2,3,4,5).

Центральной частью методики изучения астрофизического материала, ориентированной на демонстрацию универсальности физических законов для явлений любого пространственного масштаба, является систематическое акцентирование внимания учащихся на возможность единого подхода к изучению явлений микро-, макро- и мегамира, описанию их с единых позиций. Этого понимания учащиеся смогут достичь при правильной интерпретации полученных результатов, подтверждения их дос-

товерности. Последнее является важным заключительным этапом в решении любой задачи астрофизического содержания.

При сообщении физических характеристик космических объектов следует знакомить обучаемых со способами их получения, а также практическими методами наблюдений за космическими процессами, выделяя основные этапы научного исследования. Определяются наиболее эффективные методы исследования. Реально существующее единство материального мира, которое в физике проявляется в общности исходных структурных единиц материи на уровне микрочастиц и в небольшом числе фундаментальных взаимодействий, теоретически обобщается на основе принципов, регулирующих обучение ее основам. При этом критерием качества знаний учащихся выступает умение применять общие принципы и идеи при решении конкретных учебных задач.

С точки зрения педагогики, астрофизический материал на уроках физики - благодатная почва для формирования планетарного, глобального мышления, которое способствует системному видению современных проблем человечества. Осваивая научный подход к исследованию проблем, выпускники школ готовятся к самостоятельному решению сложных практических задач.

В §1 главы II сформулированы критерии отбора астрофизического материала для школьного курса физики: возможность демонстрации универсального характера физических законов, их применимости для описания явлений космического масштаба; высокая научная и познавательная ценность изучаемого материала как в плане усвоения основных положений методологии физики, так и в плане практической и мировоззренческой полезности сообщаемых знаний; достоверность материала, включаемого в курс изучаемых вопросов - это положение становится особенно важным в случае астрофизики, где наряду с надежно установленными фактами часто фигурируют различные возможные гипотезы; доступность материала как в плане использования основных положений и представлений физики, так и в плане используемого математического аппарата; возможность создания на основе изучаемого материала четкой законченной картины, по крайней мере, некоторого определенного круга явлений и выработки правильных в научном смысле представлений о строении и свойствах Вселенной.

В результате был отобран следующий астрофизический материал для школьного курса физики: «Гравитационные явления», «Физические свойства Солнца», «Основные физические свойства планет Солнечной системы». Перечисленные темы представляют собой фрагменты содержания физического образования, которые иллюстрируют общую методологию физики и представляют целостную картину некоторого круга явлений.

Одну из доминирующих ролей среди отобранных тем играет рассмотрение гравитационного взаимодействия, поскольку оно определяет природу всех происходящих во Вселенной процессов. Разработанная ме-

тодика изучения астрофизического материала, ориентированная на выработку ряда исследовательских умений, начинается с рассмотрения иерархии моделей (глава II §2). Ньютоновская теория занимает низшее положение в иерархии физических моделей, используемых для рассмотрения астрофизических явлений. Следующей по уровню сложности является релятивистская теория Эйнштейна, но уже сейчас в астрофизике обсуждается проблема создания релятивистской квантовой теории тяготения, в рамках которой будут описаны определенные тонкие явления, не допускающие объяснения в теории Эйнштейна. Это означает, что целый ряд вопросов, допускающих корректное объяснение в рамках ньютоновской теории, можно и нужно рассматривать именно таким образом, четко оговаривая причины возможности такого подхода. Встречавшиеся в методических работах примеры рассмотрения отдельных астрофизических вопросов типа критической плотности вещества во Вселенной, радиуса Шварцшильда и т. д. носили разрозненный характер и не были основаны на исследовании условий применимости ньютоновской теории тяготения, в рамках которой предлагалось проводить соответствующее рассмотрение.

При использовании теории тяготения Ньютона для описания простейших свойств космических объектов, следует избегать появления гравитационного парадокса. Этого можно добиться, если потребовать , чтобы в решении любой космологической задачи относительные ускорения объектов не зависели от места и направления, т. е. учитывать однородность и изотропность Вселенной. В современной астрофизике именно представления об однородности и изотропии Вселенной лежат в основе рассмотрения ее крупномасштабной структуры. Рассмотрение гравитационного парадокса в школьном курсе физики позволяет обсудить: -ограниченность любых конкретных моделей,

-установление границ их применимости и возможность исключения парадоксов при соответствующем оснащении модели.

Изучение некоторых вопросов астрофизики, допускающих корректное рассмотрение в рамках ньютоновской теории тяготения, является особенно полезным не только в плане получения конкретных знаний и демонстрации универсального характера физических законов, но и для освоения методологии современной физики, активно использующей математическое моделирование как основное средство получения и сравнения результатов, получаемых в различных моделях иерархической цепочки.

С помощью достаточно простых выкладок учащиеся достигают глубокого понимания происходящих в космосе физических процессов, одновременно выстраивая картину структуры Вселенной.

Особое значение среди прочего астрофизического материала имеет изучение физики Солнца, которое помимо самостоятельного познавательного значения предоставляет отличную возможность демонстрации проявления самых разнообразных физических факторов, закономерностей и принципов. С самого начала рассмотрения строения и свойств Солнца имеется прекрасная возможность демонстрации методологии и методики

проведения оценки значений параметров, недоступных непосредственному измерению, на основе использования фундаментальных законов физики и численных значений небольшого числа характеристик, доступных непосредственному измерению

В существующих учебниках астрономии приводятся физические характеристики существования планеты Земля, которые не сопровождаются какими-либо пояснениями относительно значений соответствующих параметров Наиболее просто получают объяснение кинематические характеристики движения Земли вокруг Солнца, однако многие другие свойства Земли, такие, как связанные с существованием океана и атмосферы, также могут быть последовательно объяснены на основе законов физики При этом получают наглядное объяснение многие принципиальные положения физики, такие, как условия механического и термодинамического равновесия, критическая температура, фазовые переходы и т д Материал по астрофизике при таком подходе к обучению в современном курсе физики заменит материал прикладного плана

В третьей главе «Организация и результаты педагогического эксперимента», который проводился в 2000-2004 г г в школах №№ 287, 9 г Санкт-Петербурга, №6 г Волхова Ленинградской области, рассматриваются экспериментальные методы педагогических исследований, критерии повышения качества знаний учащихся по физике Педагогический эксперимент осуществлялся в три этапа поисковый, констатирующий и формирующий

Проверка правильности гипотезы исследования осуществлялась в ходе формирующего эксперимента Критериями эффективности экспериментальной методики изучения астрофизического материала школьного курса физики являлись

-динамика накопления школьниками исследовательских умений, -повышение уровня методологической культуры учащихся, -возрастание положительного отношения учителей к предложенной методике изучения астрофизического материала школьного курса физики, имеющего принципиально важное значение в становлении научного мировоззрения учащихся, как к эффективному средству формирования ряда исследовательских способностей обучаемых и повышению качества знаний по физике

Для осуществления объективной оценки качества знаний учащихся были выработаны нормы оценивания по трехуровневой системе Для сравнения уровней знаний учащихся экспериментальных и контрольных классов был проведен поэлементный анализ контрольной работы, который позволяет показать изменение качества знаний и умений в отношении признаков обобщения, целостности и осознанности этих знаний В ходе проверки контрольной работы установлено, что качество знаний учащихся экспериментальных классов выше качества знаний учащихся контрольных классов Это объясняется тем, что у учащихся экспериментальных

классов проверяемые знания более прочные, а умения более действенны благодаря разработанной методике.

Результаты эксперимента показывают, что уровень работ при выполнении традиционных заданий по физике более высокий в экспериментальных классах. Это выражается в большем объеме знаний, логичности ответов, в последовательности в действиях, в умении сопоставлять факты, в более точном воспроизведении существенных физических свойств космических объектов, в умении видеть связи между отдельными фактами, в умении применять усвоенные знания для решения задач. В результате переноса знаний по физике на космические объекты происходит становление новых психических свойств: глубина и гибкость мышления, образование внутренних смысловых связей между ранее усвоенными знаниями и новыми.

На диаграмме 1 приведены результаты выполнения заданий трех уровней в контрольном и экспериментальном классах.

Сравнение качества знаний

1 2 3

Уровни знаний

На диаграмме видно, что с заданиями третьего уровня, включающими умения применять общие принципы физической теории к конкретным задачам, справилось меньшее количество учащихся по сравнению с выполнением заданий второго и особенно первого уровней. Однако, в экспериментальном классе это количество больше, чем в контрольном. В заданиях третьего (высокого) уровня сложности необходимо осознанное применение учащимися умений определять границы применимости физической теории, использования качественных методов исследования ситуации, выбора модели явления, являющихся наиболее ценными в повышении уровня физического понимания, а также в формировании исследовательских умений учащихся.

На основании результатов формирующего эксперимента выявлено, что выбранная нами методика обучения учащихся физике мегамира с использованием методологических принципов физики и исследовательского подхода повышает качество знаний учащихся по физике, развивая мыш-

ление и формируя высокий уровень физического понимания, преодолевая формализм в знаниях

После проведения эксперимента 78 % 11-классников считает, что стоит изучать на уроках физики астрофизические явления Среди учителей, проводивших эксперимент, и просто знакомых с экспериментальной методикой, наблюдался рост положительного отношения к данной методике Совокупный анализ результатов формирующего эксперимента позволяет сделать вывод об эффективности предлагаемой методики обучения физике, включающей некоторые положения астрофизики, основанной на демонстрации универсального характера физических законов для явлений любого пространственного масштаба

Заключение

Настоящая работа имеет теоретико-экспериментальный характер

Результаты проведенного исследования позволяют сделать следующие выводы

1 Повышение качества физического школьного образования возможно благодаря включению в курс физики средней школы вопросов астрофизики, целью изучения которых является демонстрация универсальности физических законов для всего материального мира от элементарных частиц до галактик и повышение мировоззренческого аспекта физики

2 Исследовательский характер современной астрофизики требует исследовательского подхода в ее преподавании в рамках концепции «образование как учебная модель науки»

3 Использование астрофизического материала в школьном курсе физики способствует развитию научного стиля мышления и повышению уровня физического понимания, формированию методологической и исследовательской культуры учащихся

4 Преподавание астрофизических вопросов в курсе физики должно опираться на общую методологию физики и надежные качественные методы, не нарушая структуры курса физики, научного стиля изложения материала

5 При включении астрофизических вопросов целесообразно использовать два методических подхода 1) астрофизический материал используется в качестве иллюстрации определенного свойства вещества и действия законов физики на уровне мегамира, 2) некоторые астрофизические вопросы могут рассматриваться в качестве самостоятельных тем как продолжение определенных тем стандартного школьного курса физики, тогда появляется возможность создания на основе изучаемого материала четкой законченной картины некоторого круга явлений и выработки правильных в научном смысле представлений о строении и свойствах Вселенной

6 Основными критериями отбора астрофизического материала для школьного курса физики являются возможность демонстрации универсального характера физических законов, высокая научная и познаватель-

ная ценность изучаемого материала; достоверность и доступность; возможность создания на основе изучаемого материала четкой законченной картины некоторого определенного круга явлений и, в результате, формировании физической картины Мира.

7. Обучение современной физике по предложенной методике способствует повышению у обучаемых качества знаний по физике благодаря формированию целостного системного мышления.

В диссертации исследован универсальный научный подход к любой теме на достаточно высоком методологическом уровне. Если не рассматривать физику мегамира в школьном курсе, то преподавание физики не будет отвечать принципу научности, не будет задействован высокий эмоциональный потенциал подростков, стремящихся познать мир во всем его величии и многообразии.

Основное содержание и результаты исследования отражены в следующих публикациях соискателя:

1. Матарцева Е.А. Театрализованный урок «Астрономические системы Мира». //Физика в школе № 3/98: научно-методический журнал. - М.: Изд-во «Школа-Пресс», 1998. (0,31 п. л.)

2. Матарцева Е.А. Методическая разработка интегративного урока физики «Относительность механического движения и покоя на примерах астрономических явлений» //Астрономия в образовательной области «Естествознание». - СПб.: Изд-во ГУПМ, 2000. (0,4 п.л.)

3. Матарцева Е.А. Мотивация обучения учащихся на уроках физики. // Теория и практика обучения физике: Материалы Международной научной конференции «Герценовские чтения».- СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2000. (0,13 п.л.).

4. Матарцева Е.А. Об интеграции физики и астрономии. //Физика в школе и вузе: Сборник научных статей.- СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2001. (0,06 п.л.)

5. Матарцева Е.А. Мотивация обучения учащихся на уроках физики и астрономии. //Физика в системе современного образования (ФССО -01): Шестая международная конференция. - 28-31 мая 2001: Тезисы докладов. - Т. III. - Ярославль: Изд-во ЯГПУ им. К. Д. Ушинского,

2001. (0,13 п.л.)

6. Матарцева Е.А. Мировоззренческая функция астрономии в интегрированном курсе физики и астрономии. //Современная астрономия и методика ее преподавания: Материалы Ш Всероссийской научно-практической конференции. - СПб: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена,

2002. (0,13 п.л.)

7. Матарцева Е.А. Некоторые подходы к проблеме интеграции физики и астрономии в общеобразовательной школе. //Актуальные проблемы методики обучения физике в школе и вузе: Межвузовский сборник научных статей.- СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2002. (0,013 п.л.)

8. Матарцева Е.А. О сбалансированном курсе физики и астрономии в средней школе. //Новые технологии в преподавании физики: школа и вуз (НТПФ-Ш): III международная научно-методическая конференция. - М.: Изд-во МПГУ, 2002. (0,03 п.л.)

9. Матарцева Е.А. Астрономия на уроках физики. //Физика № 29/03: еженедельная газета издательского дома «Первое сентября» - М., 2003. (0,25 п. л.)

Ю.Матарцева Е.А. Проблема включения в школьный курс физики вопросов астрофизики и космологии. //Актуальные проблемы обучения физике в школе и вузе: Международный сборник научных статей. - СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена. 2003. (0,2 п.л.)

11.Матарцева Е.А. Проблема межпредметной интеграции в содержании обучения физике и астрономии в средней школе. //Физика в системе современного образования ФССО-03): труды седьмой международной конференции - 14-18 октября 2003 г., Т. 3 - СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2003. (0,16 п.л.)

12.Матарцева Е.А. Развитие умений физического моделирования при решении астрономических задач. //Проблемы преподавания физики в школе и вузе: Всероссийский межвузовский сборник научных статей. -СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2003. (0,2 ил.)

13.Матарцева Е.А. Изучение вопросов астрофизики в школьном курсе физики. //Современная астрономия и методика ее преподавания: Материалы IV Всероссийской научно-практической конференции.- СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2004. (0,25 п.л.)

14.Кондратьев А.С., Матарцева ЕА О границах применимости ньютоновской теории тяготения при изучении астрофизических вопросов. //Физика в школе и вузе: Международный сборник научных статей.-СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2004. (0,19 п.л./0,1 п.л.)

15.Матарцева Е.А. Уроки физики. //Опыт применения технологии развития критического мышления на уроке 21 века.: Методические материалы для учителя. Отдел по образованию Адмиралтейского района. НМЦ. Под ред. Крыловой О.Н. - к. п. н., доцент кафедры педагогики РГПУ им. Герцена. - СПб.: Изд-во «Аграф», 2004. (0,81 п.л.)

16.Матарцева Е.А. Формирование целостных физических знаний в школьном курсе. //Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики в современных условиях: Материалы международной научно-практической конференции 5-6 апреля 2004 г. - г. Екатеринбург, Изд-во УГПУ, 2004. (0,2 ил)

Работа 14 написана в соавторстве с проф. А.С. Кондратьевым, который осуществлял идейное руководство работой. Работы 1-13,15,16 написаны лично автором.

Подписано в печать 24.09.2004 Объем 1,0 уч.-издл. Тираж 100 экз. Заказ № Санкт-Петербург, 0 0 0 «АБЕВЕГА», Московский пр., д. 2/6 Лицензия на полиграфическую деятельность ПЛД № 69-299

1180 8t

РНБ Русский фонд

2005-4 16840

Содержание диссертации автор научной статьи: кандидата педагогических наук, Матарцева, Елена Анфинагентовна, 2004 год

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ФИЗИКА МЕГАМИРА В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ

§1. Модернизация содержательного аспекта курса физики общеобразовательной средней школы.

§2. Вопросы астрофизики в общей системе физических знаний.

§3. Психолого-педагогические аспекты изучения законов мегамира.

Выводы по материалу главы первой.

ГЛАВА II. ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ПО АСТРОФИЗИКЕ И МЕТОДИКА ИХ ПРЕПОДАВАНИЯ

§ 1. Особенности методики изложения астрофизических вопросов в курсе физики средней школы.

§2. Методика изложения гравитационных явлений.

§3. Методика изложения вопроса «Физические свойства Солнца».

§4. Методика изложения вопроса «Основные физические свойства планет

Солнечной системы».

§5. Методика решения задач с астрофизическим содержанием.

Выводы по материалу главы второй.

ГЛАВА III. ОРГАНИЗАЦИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

§1. Организация и структура педагогического эксперимента.

§2. Состояние проблемы в современной школе.

§3. Итоги формирующего эксперимента.

Выводы по материалу главы третьей.

Введение диссертации по педагогике, на тему "Вопросы астрофизики в курсе физики средней школы"

Некоторые астрофизические явления представлены в курсе астрономии, однако два отрицательных фактора перечеркивают возможные положительные моменты. Первый из них связан с тем, что изложение астрофизических вопросов в существующих учебниках астрономии производится на формальном, описательном уровне, при этом не делается практически никакого анализа проявления действия физических законов в рассматриваемых явлениях. Второй момент связан с необязательным характером самой учебной дисциплины астрономии в средней школе в настоящее время.

В существующих курсах физики вопросы астрофизики либо не рассматриваются, либо включены фрагментами, не сочетаясь с традиционным материалом физики ни по стилю, ни по структуре, ни по методологии. Поэтому существует необходимость гармоничного включения в курс физики вопросов астрофизики.

К настоящему времени имеется ряд исследований, посвященных уточнению содержания физического образования путем включения вопросов астрофизики. Например, работа [2] посвящена подготовке будущих учителей к формированию у школьников космического мировоззрения путем включения в содержание образования педагогического вуза современных физических теорий, объясняющих явления в мегамире. В [2] доказывается необходимость изучения в педагогическом вузе и общеобразовательной школе основных достижений современной астрофизики (или физики мегамира). В работе представлены разработки комплекса учебных занятий для студентов по вопросам современной астрофизики. Автор предлагает конкретную программу факультатива по астрономии в средней школе, развивающего у учащихся интерес к проблемам современной астрономии. В работе дан краткий анализ существующих вузовских и школьных учебников по физике и по астрономии. В данном анализе показано, что в учебниках практически не рассматриваются современные физические теории, объясняющие явления мегамира, и явления мегамира, не укладывающиеся в рамки имеющихся физических теорий. Автор данного диссертационного исследования утверждает, что в связи с увеличением объема научных знаний об окружающем мире необходимо реформирование содержания самого образования и педагогических концепций его построения. В данной работе не рассматривается астрофизический материал школьного курса физики.

Изучению современной физики в педагогическом вузе посвящена работа [3], в которой значительное внимание уделяется вопросам современной астрофизики, а также выявлению связей микро-, макро- и мегамира. В работе сформулированы критерии отбора направлений современной физики в соответствии с целями обучения в педагогическом вузе. Исследование [3] показало, что преподавать предлагаемый спецкурс будущим учителям эффективнее на качественном уровне, с использованием относительно небольшого количества формул.

Мы проанализировали ряд работ, посвященных астрономическому образованию, из тех соображений, что астрофизический материал является частью астрономического. В данных работах так или иначе прослеживаются межпредметные связи физики и астрономии.

В работе [4] подчеркивается, что основой для углубления знаний школьников о Вселенной являются все естественнонаучные предметы, но особая роль объективно принадлежит астрономии - единственной школьной дисциплине, формирующей представление выпускников школ о мире за пределами нашей Земли. В целях реализации межпредметных связей между курсами физики и астрономии в данном исследовании предлагается согласование методов познания. В связи с этим разработана методика применения средств обучения астрономии, которые заменяют астрономические наблюдения, подобно тому, как аудиовизуальные пособия и модельные демонстрации заменяют учебный физический эксперимент на уроках физики. Данное исследование посвящено методике преподавания астрономии.

В работе [5] подчеркивается особенность астрономического (а значит, и астрофизического) материала: во-первых, абстрактность понятий, недоступность процессов чувственному восприятию, различие видимого и действительного; во-вторых, необходимость интегрирования знаний из разных областей и применения уже известных школьникам естественнонаучных законов и методов исследований к космическим объектам. Прослеживая преемственность обучения астрономии, автор выделяет два варианта структурирования существующих итегрированных курсов «физика-астрономия»: 1) в виде самостоятельного раздела только в 9 классе, 2) элементы астрономических знаний присутствуют во всех классах. В последнем варианте органично вписать все астрономические вопросы в курс физики оказывается невозможным. Автором выделяются три ведущие идеи в содержании как интегрированных курсов физики и астрономии, так и курсов естествознания: «Объяснение видимого движения светил», «Строение Солнечной системы и место человека во Вселенной», «Строение и эволюция звезд и Вселенной». Диссертационное исследование [5] посвящено организации процесса обучения астрономии с опорой на личностно-деятельностный подход в обучении, включая технологию организации поисковой и исследовательской деятельности и технологию практических наблюдений.

Работа [6], посвящена проблемам разработки интегрированных курсов физики. При рассмотрении интеграции физики и астрономии отмечается, что некоторые вопросы астрономии укладываются в структуру учебного предмета физики («Относительность движения и выбор удобной системы отсчета», «Законы небесной механики», «Молекулярная физика газовых скоплений», «Спектральный анализ», «Термоядерный синтез», «Оптические приборы» и т. п.), что создает основу для интеграции. По мнению автора включение «космической лаборатории» в традиционный физический материал углубляет познавательный, мировоззренческий потенциал курса физики, усиливает его значение как фундаментальной науки о закономерностях природы, а не только как теоретической основы техники. Некоторый принципиально важный материал («Астрономические наблюдения», «Строение планет, звезд, галактик, Вселенной») может быть представлен только в виде отдельных блоков после изучения физических теорий и законов, необходимых для его понимания. В работе [6] не разрабатывается методика изложения астрофизического материала.

Проанализированные здесь работы объединяет идея изучения в средней школе явлений мегамира. Однако, в первых двух работах речь идет о физическом образовании в педагогических вузах, затрагиваются лишь отдельные аспекты включения астрофизического материала в школьный курс, в частности, опосредованно - через подготовку учителя. В остальных работах, посвященных школьному образованию, речь идет либо об астрономическом образовании, либо об интеграции физики и астрономии.

В нашем исследовании, в отличие от проведенных ранее, обосновывается методика изложения теоретического материала астрофизического содержания, представленного в рамках существующего курса физики средней школы.

Актуальность темы исследования состоит в том, что на современном этапе развития физического образования в школьном курсе не изучаются основные положения астрофизики, тем самым не подчеркивается универсальный характер законов физики для всех явлений реального мира. Включение материала по астрофизике в отдельные курсы не носит системный характер. Такое состояние физического образования отрицательно сказывается на качестве знаний учащихся. Изложение астрофизических вопросов в учебниках и учебных пособиях не всегда достаточно для того, чтобы учитель мог доступно и полно излагать материал, поэтому назрела настоятельная необходимость в разработке общих идей использования вопросов астрофизики в курсе физики средней школы.

Проблема исследования состоит в том, что у выпускников общеобразовательных школ не сформировано умение применения физических знаний к космическим объектам, следовательно, они не могут объяснить многие природные явления, что говорит о формализме знаний по физике. Об этом свидетельствует анализ процесса преподавания физики в школах, а также диагностирующее исследование, которое было проведено в рамках констатирующих срезов.

Решение данной проблемы строится на выявлении следующих противоречий: а) между универсальностью проявления законов материального мира и отсутствием системы в демонстрации этого факта в школьном курсе физики; б) между интенсивным развитием астрофизики в XXI веке и отсутствием основ астрофизики во многих существующих школьных курсах физики; в) между устойчивым и высоким интересом школьников к вопросам астрофизики, убежденностью многих учителей физики в необходимости преподавания основ астрофизики в школе и отсутствием концепции астрофизического образования в средней школе.

Объект исследования: процесс обучения физике в современной школе, ориентированный на демонстрацию универсального характера физических законов для явлений любого пространственного масштаба.

Цель конкретизируется и развивается в задачах исследования:

1 .Изучить содержание вопроса в педагогической литературе.

3.Разработать критерии отбора астрофизического материала для курса физики средней школы.

4.Разработать и обосновать методику изучения предлагаемых астрофизических вопросов и задач.

6.Разработать дидактические рекомендации для учителей физики.

7.Исследовать повышение качества знаний учащихся по физике при использовании экспериментальной методики.

Предварительный анализ проблемы позволил выдвинуть следующую гипотезу: качество знаний по физике у учащихся общеобразовательных школ может быть повышено в процессе усвоения курса физики, гармонично включающего в себя вопросы астрофизики, опирающиеся на общую методологию физики, за счет мировоззренческого характера этих вопросов, комплексного характера решаемых ими проблем, за счет содержания в них большого потенциала для развития мышления учащихся.

Методологическую основу исследования составляют: -труды ученых-физиков по мировоззренческим и методологическим аспектам достижений физической науки (Л. Бройль, С.И. Вавилов, Р. Фейнман, А. Эйнштейн и др.);

-труды ученых - физиков и астрофизиков (В. А. Амбарцумян, В. JI. Гинзбург, Д. Лейзер, И. Д. Новиков, И. Пригожин, С. Хокинг и др); -достижения и тенденции развития теории и методики обучения физике, методологические основы школьного курса физики (С. В. Бубликов, Г. А. Бордовский, А. С. Кондратьев, В. В. Лаптев, А. А. Самарский и др.);

-методическая система преподавания астрономии (Б. А. Воронцов-Вельяминов, М. М. Дагаев, Е. Ю. Диркова, А. В. Засов, В. В. Иванов, Е. П. Левитан, В. Г. Сурдин и др.);

-теория модернизации отечественного образования (JI. С. Выготский, JI. Я. Зорина, В. В. Краевский, 3. И. Калмыкова, Максимова В.Н., В. Т. Фоменко и др.).

Источником диссертационного исследования явился также собственный опыт автора как учителя школы.

Методы исследования подбирались в соответствии с задачами исследования. На различных этапах исследования использовались следующие методы: теоретический анализ литературы по теме исследования, изучение и обобщение передового педагогического опыта, анализ процесса обучения физике в средней школе, педагогические измерения (по результатам педагогических наблюдений, анкетирования учителей и учащихся, проведения контрольных работ, срезовых работ), сравнительный педагогический эксперимент с обработкой результатов.

Научная новизна.

В отличие от ранее выполненных работ, в которых исследовалось физическое образование в педагогических вузах и рассматривались лишь отдельные аспекты включения астрофизического материала в школьный курс через подготовку учителя, а также работ, посвященных школьному образованию, в которых исследовалось астрономическое образование или процесс интеграции физики и астрономии, в данной работе впервые обоснована и разработана методика обучения физике, включающая основные положения астрофизики, иллюстрирующая универсальный характер законов физики для всего материального мира и позволяющая сформировать комплекс умений и навыков для оценки физических характеристик объектов Вселенной, способствуя этим формированию представлений о современной физической картине мира.

Теоретическая значимость исследования состоит: в обосновании отбора астрофизического материала для курса физики средней школы; в разработке и обосновании исследовательского подхода к изучению астрофизического материала школьного курса физики на основе современной методологии физических знаний; в конструировании содержания методики изучения теоретического материала, включаемого в основные разделы школьного курса физики (механика, молекулярная физика, термодинамика, квантовая физика), в которой центральное место занимают модели астрофизических явлений, определение границ их применимости, исследование моделей качественными методами.

Практическая значимость работы состоит в том, что теоретические исследования доведены до уровня практических разработок: конкретных вопросов по астрофизике, представляющих собой фрагменты содержания физического образования: «Гравитационные явления», «Физические свойства Солнца», «Основные физические свойства планет Солнечной системы»; циклов астрофизических задач, предоставляющих возможность обратить особое внимание на определенные действия по созданию физической и математической модели явления, на развитие методологических знаний учащихся, демонстрируя единство методов и подходов физики при анализе явлений различной природы.

Достоверность и обоснованность результатов и выводов исследования обеспечивается:

-анализом проблемы астрофизического образования в школах; -использованием разнообразных педагогических методов исследования, соответствующих поставленным задачам исследования; -положительными результатами педагогического эксперимента, проведенного с 2000 по 2004 уч. г.г.,

-использованием разработанной методики в экспериментальных школах.

Исследование проводилось на базе кафедры методики обучения физике РГПУ им. А. И. Герцена.

В результате проведенного исследования на защиту выносятся следующие положения:

2. Методика обучения физике, включающая основные положения современной астрофизики, иллюстрирующая универсальный характер законов физики для всего материального мира и основанная на общих методологических принципах физики, позволяет представить целостную картину таких вопросов, как «Гравитационные явления», «Физические свойства Солнца», «Основные физические свойства планет Солнечной системы», укрепляя мировоззренческий аспект физического образования.

Положения, выносимые на защиту, подтверждаются в 16 публикациях соискателя общим объемом 3,47 п. л. (см. Заключение)

Первое положение представлено в работах №№ 13, 16. Второе положение представлено в работах №№ 1, 4, 6, 7, 9, 10, 12, 14. Третье -в работах №№ 2, 3, 5, 8,11,15.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, приложения. Общий объем диссертации 179 страниц, в том числе 13 таблиц, 4 рисунка. Список литературы содержит 127 наименований.

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

Выводы по материалу главы третьей.

В третьей главе «Организация и результаты педагогического эксперимента», который проводился в 2000-2004 г.г. в школах №№ 287, 9 г. Санкт-Петербурга, №6 г. Волхова Ленинградской области, рассматриваются экспериментальные методы педагогических исследований, критерии повышения качества знаний учащихся по физике. Педагогический эксперимент осуществлялся в три этапа: поисковый, констатирующий и формирующий.

Целью констатирующего эксперимента является определение состояния обучения учащихся старших классов основам астрофизики. Выяснялось, какие конкретно астрофизические вопросы используются учителями физики в практике их преподавания, отношение учителей к использованию такого материала на уроках. Обсуждался с учителями резерв неиспользованных вопросов для возможности демонстрации физических законов, способствующих повышению у учащихся уровня физического понимания. Проводились беседы с учащимися и выяснялось их отношение к данной проблеме.

Анализ анкет показал, что учителя физики используют астрофизический материал на своих уроках, но эпизодически, без системы и без единого подхода к его использованию в разных темах. При более детальном исследовании этого вопроса выяснилось, что есть резерв для включения астрофизического материала в некоторых темах курса физики.

По результатам анкетирования учителей можно сделать вывод, что астрофизический материал практически не используется в темах «Молекулярная физика» и «Термодинамика» в 10 классе, «Элементы теории относительности» и «Квантовая физика» в 11 классе, широко представленный в нашем исследовании.

Большинство учителей положительно относятся к исследуемой проблеме. Они констатируют, что у детей слишком примитивные представления об окружающем мире, поэтому изучение вопросов астрофизики позволит расширить кругозор учащихся, даст представление об основах мироздания, будет способствовать обобщению знаний по предметам естественного цикла.

Учащиеся выделяют достаточно широкий диапазон возможностей уроков физики с использованием астрофизического материала.

Констатирующий эксперимент показал, что астрофизический материал используется недостаточно и неэффективно. Этим объясняются трудности, возникающие у учащихся при выполнении заданий данной темы. Мотивация обучения при таком преподавании низкая, знания усваиваются учащимися формально.

Цель поискового этапа - выявить объективные возможности включения астрофизического материала в школьный курс физики, произвести его отбор и определить пути повышения качества знаний на основе использования этого материала.

Проверка правильности гипотезы исследования осуществлялась в ходе формирующего эксперимента, цель которого - создание педагогических условий для формирования у обучаемых обобщенных знаний и способов деятельности, что свидетельствует о повышении качества знаний обучаемых. Мы замеряли уровни системных обобщенных знаний. В соответствии с выбранными критериями работы учащихся оценивались по трехуровневой системе: 1). Низкий уровень (знания отрывочные, фрагментарные, допускаются фактические ошибки при изложении материала, отсутствует логика, отсутствует единая системообразующая идея); 2).средний уровень (есть знание отдельных фактов, допустимая логика, раскрывается общая идея); 3).высокий уровень (целостное описание явления, логика, выход на обобщение). Способы деятельности замеряли через фиксацию исследовательских умений.

Критериями эффективности экспериментальной методики изучения астрофизического материала школьного курса физики являлись: -динамика накопления школьниками исследовательских умений; -повышение уровня методологической культуры учащихся; -возрастание положительного отношения учителей к предложенной методике изучения астрофизического материала школьного курса физики, имеющего принципиально важное значение в становлении научного мировоззрения учащихся, как к эффективному средству формирования ряда исследовательских способностей обучаемых и повышению качества знаний по физике.

Для осуществления объективной оценки качества знаний учащихся были выработаны нормы оценивания, на основании уровней признаков обобщенных знаний сформулированы уровни качества знаний.

На формирующем этапе исследования проводились контрольные работы с использованием циклов задач, с помощью которых определялись уровни работ и фиксировались исследовательские умения.

После проведения эксперимента 78 % 11-классников считает, что стоит изучать на уроках физики астрофизические явления. Среди учителей, проводивших эксперимент, и просто знакомых с экспериментальной методикой, наблюдался рост положительного отношения к данной методике.

В ходе эксперимента было доказано, что предложенная методика: - успешно реализует принцип «образование как учебная модель науки» и способствует формированию у школьников ряда исследовательских умений: выбирать модель, исследовать физический процесс, делать оценку основных параметров космических объектов, делать перенос знаний с модели на реальный объект и др.;

-способствует формированию системного, целостного мышления и повышению качества знаний по физике.

В результате проведенного экспериментального исследования можно сделать выводы:

1. Состояние обучения физике в обследованных школах имеет существенные недостатки: физическая картина мира оказывается не полной за счет отсутствия в школьном курсе материала по астрофизике. Анализ и обобщение экспериментальных данных позволяет предположить, что указанные недостатки имеют место и в других школах.

2. Результаты формирующего эксперимента подтвердили гипотезу настоящего исследования: качество знаний по физике у учащихся общеобразовательных школ может быть повышено в процессе усвоения курса физики, гармонично включающего в себя вопросы астрофизики, опирающиеся на общую методологию физики, за счет мировоззренческого характера этих вопросов, комплексного характера решаемых ими проблем, за счет содержания в них большого потенциала для развития мышления учащихся и реализации исследовательского подхода к анализу незнакомой ситуации.

Сказанное позволяет сделать вывод о преимуществах преподавания физики с демонстрацией проявления физических законов на уровне мегамира и их универсальности для всего материального мира.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Включение вопросов астрофизики в курс физики средней школы соответствует современному состоянию науки, которая находится в поисках единой теории строения Вселенной. Такое включение ориентирует педагогов на анализ и формирование межпредметных связей, обеспечивающих целостность образовательного процесса. Задачами курса физики в данном случае являются: 1) демонстрация универсальности законов природы, 2) преодоление формализма в знаниях по физике.

Мы считаем, что курс физики, включающий вопросы астрофизики, нужно развивать в двух направлениях: 1) повышая его методологический (общетеоретический) уровень; 2) повышая уровень практической направленности - умения анализировать и предсказывать явления. При таком подходе не только формируется система знаний о космических объектах и явлениях, характеризуемая глубиной и высокой степенью обобщения, но и становятся востребованными исследовательские умения и навыки обучаемых.

В настоящее время уровень методики преподавания вопросов астрофизики в школьном курсе следует считать эмпирическим, основанным в лучшем случае на личном опыте учителей-практиков. В существующих интегрированных курсах физики и астрономии их авторы часто игнорируют теоретическое обоснование предлагаемой ими интеграции знаний. Ценность предлагаемой нами методики в высоком методологическом уровне преподавания вопросов астрофизики в рамках существующего курса физики.

На основании проведенных теоретических исследований и результатов педагогического эксперимента можно сделать следующие выводы:

1. Повышение качества физического школьного образования возможно благодаря включению в курс физики средней школы вопросов астрофизики, целью изучения которых является демонстрация универсальности физических законов для всего материального мира от элементарных частиц до галактик и повышение мировоззренческого аспекта физики.

2. Исследовательский характер современной астрофизики требует исследовательского подхода в ее преподавании в рамках концепции «образование как учебная модель науки».

3. Использование астрофизического материала в школьном курсе физики способствует развитию научного стиля мышления и повышению уровня физического понимания, формированию методологической и исследовательской культуры учащихся.

4. Преподавание астрофизических вопросов в курсе физики должно опираться на общую методологию физики и надежные качественные методы, не нарушая структуры курса физики, научного стиля изложения материала.

5. При включении астрофизических вопросов целесообразно использовать два методических подхода: 1) астрофизический материал используется в качестве иллюстрации определенного свойства вещества и действия законов физики на уровне мегамира; 2) некоторые астрофизические вопросы могут рассматриваться в качестве самостоятельных тем как продолжение определенных тем стандартного школьного курса физики, тогда появляется возможность создания на основе изучаемого материала четкой целостной картины некоторого круга явлений и выработки правильных в научном смысле представлений о строении и свойствах Вселенной.

6. Основными критериями отбора астрофизического материала для школьного курса физики являются: возможность демонстрации универсального характера физических законов, их применимости для описания явлений космического масштаба; высокая научная и познавательная ценность изучаемого материала как в плане усвоения основных положений методологии физики, так и в плане практической и мировоззренческой полезности сообщаемых знаний; достоверность материала; доступность материала как в плане использования основных положений и представлений физики, так и в плане используемого математического аппарата; возможность создания на основе изучаемого материала четкой целостной картины некоторого определенного круга явлений и, в результате, формировании физической картины Мира.

7. Обучение современной физике по предложенной методике способствует повышению качества знаний по физике благодаря формированию целостного системного мышления.

В заключении отметим, что в диссертации исследован универсальный научный подход к любой теме на достаточно высоком методологическом уровне. Если не рассматривать физику мегамира в школьном курсе, то преподавание физики не будет отвечать принципу научности, не будет задействован высокий эмоциональный потенциал подростков, стремящихся познать мир во всем его величии и многообразии.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

1. Матарцева Е.А. Театрализованный урок «Астрономические системы Мира». //Физика в школе № 3/98: научно-методический журнал. - М.: Изд-во «Школа-Пресс», 1998. С. 58-62.

3. Матарцева Е.А. Мотивация обучения учащихся на уроках физики. // Теория и практика обучения физике: Материалы Международной научной конференции «Герценовские чтения»,- СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2000. С. 152 - 154.

4. Матарцева Е.А. Об интеграции физики и астрономии. //Физика в школе и вузе: Сборник научных статей,- СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2001. С.92-94.

6. Матарцева Е.А. Мировоззренческая функция астрономии в интегрированном курсе физики и астрономии. //Современная астрономия и методика ее преподавания: Материалы III Всероссийской научно-практической конференции. - СПб: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2002. С. 159, 160.

9. Матарцева Е.А. Астрономия на уроках физики. //Физика № 29/03: еженедельная газета издательского дома «Первое сентября» - М., 2003 .С. 20-21.

Ю.Матарцева Е.А. Проблема включения в школьный курс физики вопросов астрофизики и космологии. //Актуальные проблемы обучения физике в школе и вузе: Международный сборник научных статей. -СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена. 2003. С. 116.

П.Матарцева Е.А. Проблема межпредметной интеграции в содержании обучения физике и астрономии в средней школе. //Физика в системе современного образования ФССО-ОЗ): труды седьмой международной конференции - 14-18 октября 2003 г., Т. 3 - СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2003. С.108-110.

13.Матарцева Е.А. Изучение вопросов астрофизики в школьном курсе физики. //Современная астрономия и методика ее преподавания: Материалы IV Всероссийской научно-практической конференции. -СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2004. С. 49-52.

14.Кондратьев А.С., Матарцева Е.А. О границах применимости ньютоновской теории тяготения при изучении астрофизических вопросов. //Физика в школе и вузе: Международный сборник научных статей,- СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2004. С. 20-23.

15.Матарцева Е.А. Уроки физики. //Опыт применения технологии развития критического мышления на уроке 21 века.: Методические материалы для учителя. Отдел по образованию Адмиралтейского района. НМЦ. Под ред. Крыловой О.Н. - к. п. н. , доцент кафедры педагогики РГПУ им. Герцена. - СПб.: Изд-во «Аграф», 2004. С. 23-31, 58, 70-72.

16.Матарцева Е.А. Формирование целостных физических знаний в школьном курсе. //Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики в современных условиях: Материалы международной научно-практической конференции 5-6 апреля 2004 г. -г. Екатеринбург, Изд-во УГЛУ, 2004. С. 54-58.

В опубликованных работах полно отражены основные положения, результаты и выводы диссертационного исследования.

Направление дальнейшего исследования проблемы мы видим:

- в поиске тем, в которых проявляется действие нескольких физических законов;

- в подготовке учителей средних школ к преподаванию астрофизического материала.

Список литературы диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Матарцева, Елена Анфинагентовна, Санкт-Петербург

1. Жуков Л.В., Пронин В.П., Соколова И.И. Астрономия в системе физического образования. //Физическое образование в XXI веке: Съезд российских физиков преподавателей. Тезисы докладов. - М.: Изд-во МГУ им. М.В. Ломоносова, 2000 г.

2. Максименко Е. В. Вопросы современной астрофизики в учебных курсах педагогического вуза и общеобразовательной школы. /Канд. дисс. пед. наук, спец. 13.00.02. М., 2000.

3. Михайлишина Г.Ф. Изучение современной физики в пед. вузе: содержание, методы и формы обучения. /Канд. дисс. пед. наук, спец. 13.00.02.-М., 2002.

4. Ромас И.А. Роль средств обучения для повышения эффективности обучения астрономии в средней общеобразовательной школе. //Канд. дисс. пед. наук, спец. 13.00.02. М., 2001.

5. Галкина Т.А. Технология обучения астрономии в средней школе. //Канд. дисс. пед. наук, спец. 13.00.02. М., 2002.

6. Никитина Г.А. Проблемы использования интегрированных курсов физики в средней школе. /Канд. дисс. пед. наук, спец. 13.00.02. СПб., 1998.

7. Ильин В.А. История физики: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений. М., Академия, 2003. - 266 с.

8. Спасский Б. И. История физики. Ч. 1. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1963.-330 с.

9. Философия для аспирантов. /Под ред. И.И. Кального. СПб, Изд-во Лань, 2001.-512 с.

10. Гребеников Е.А. Николай Коперник. М.: Наука, 1982. - 142 с.

11. Сергеев Н. Д. Очерки о классических и прикладных задачах в истории механики. СПб.: Изд-во СПб гос. архитектурно-строительный университет. Кафедра теоретической механики., 1998. - 102 с.

12. Атутов П. Р. Политехнический принцип в обучении школьников.-М.: Педагогика, 1976. 192 с. - С. 69.

13. О преподавании физики в 1986-87 учебном году //Физика в школе. 1986. - № 3. - с.24.

14. Программа одиннадцатилетней школы по физике //Физика в школе. -1985. № 6. - с.21.

15. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика 10: Учебное пособие для 10 кл. средней школы. М., 1975.

16. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика 10: Учебник для 10 кл. средней школы. М., 1979.

17. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика 10: Учебник для 10 кл. средней школы. М., 1983.

18. Бутиков Е.И., Быков А.А., Кондратьев А.С. Физика в задачах. JL: Изд-во ЛГУ, 1976.- 160 с.

19. Методические рекомендации к использованию принципа относительности в курсе физики средней школы, (под ред. Г.А. Бордовского) Л.: Изд-во JII ПИ им. А.И. Герцена, 1989. - 62 с.

20. Методические рекомендации по решению задач по механике векторным методом, (под ред. Г.А. Бордовского). Л.: Изд-во J11 ПИ им. А.И. Герцена, 1989.-51 с.

21. Принцип суперпозиции и нелинейные эффекты в школьном курсе физики, (под ред. Г.А. Бордовского).- Л.: Изд-во ЛГПИ им. А.И. Герцена, 1990. 57 с.

22. Методологический принцип симметрии в курсе физики средней школы, (под ред. В.В. Лаптева) Л.: Изд-во ЛГПИ им. А.И. Герцена, 1991. -50 с.

23. Кондратьев А.С., Петров В.Г., Уздин В.М. Методология физической теории в школьном курсе физики. Инта, 1994.-101 с.

24. Бубликов С.В., Кондратьев А.С. Методологические основы решения задач по физике в средней школе. СПб.: Образование, 1996.80 с.

25. Кондратьев А.С., Прияткин Н.А. Качественные методы при изучении физики в школе и вузе. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2000. -92 с.

26. Бутиков Е.И., Быков А.А., Кондратьев А.С. Физика (для поступающих в вузы). М., 1976, 1979, 1981,- СПб.: Лань, 1999. - 637 с.

27. Бутиков Е.И., Кондратьев А.С. Физика (для углубленного изучения) ч. I Механика. М.: Физматлит, 1994, 2000, 2001,- 337 с.

28. Бутиков Е.И., Кондратьев А.С. Физика (для углубленного изучения) ч. И. Электродинамика. Оптика. М.: Физматлит, 2000, 2001. -336 с.

29. Бутиков Е.И., Кондратьев А.С., Уздин В.М. Физика (для углубленного изучения) ч. III. Строение и свойства вещества. М.: Физматлит, 2000, 2001. - 335 с.

30. Kadanoff L.P. Greats. //Physics Today, 1994, №4. P. 9-11.

31. Кондратьев A.C., Филиппов М.Э. Физические задачи и математическое моделирование реальных процессов. СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2001. - 111 с.

32. Самарский А.А. Неизбежность новой методологии. //Коммунист, 1989, №1, С. 82-92.

33. Кондратьев А.С. Физическое образование как учебная модель науки. //Международная конференция ФССО 97. Тезисы докладов. -Волгоград, 1997. С. 27-28.

34. Кондратьев А. С. Математика и физика в высшей и средней школе. //Актуальные проблемы методики обучения физике в школе и вузе: Межвузовский сборник научных статей.- СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2002. С. 3-6.

35. Кондратьев А.С. Физика как учебный предмет в третьем тысячелетии. //Физика в школе и вузе: Сборник научных статей,- СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2001,- С. 3-5.

36. Кондратьев А. С., Лаптев В. В. Физика и компьютер. Л.: Изд-во ЛГУ, 1989.-324 с.

37. Кондратьев А.С. Физическое понимание и его уровни. //Вестник Северо-Западного отделения РАО., 1997. Вып. 2.

38. Бордовский Г.А., Кондратьев А.С., Горбунова И.Б. Современные технологии обучения физике. //Подготовка специалиста в области образования,- СПб.: Изд-во ЛГПИ им. А.И. Герцена, 1999. 116 с.

39. Кондратьев А.С., Лаптев В.В., Ходанович А.И. Информационная методическая система обучения физике в школе. СПб: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2003. - 408 с.

40. Кондратьев А.С., Крупнова М.А., Ланина И.Я. Современные проблемы реализации межпредметных связей при изучении физики. //Актуальные проблемы обучения физике в школе и вузе: Сборник научных статей,- СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2003. С. 10-12.

41. Кондратьев А.С. О содержательном аспекте курса физики средней школы. //Физика в школе и вузе: Международный сборник научных статей,- СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2004. С. 5-7.

42. Астрономия. Энциклопедия для детей. /Под ред. Аксеновой М. -М.: Аванта+, 1997. 676 с.

43. Кононович Э.В., Мороз В.И. Общий курс астрономии: Учеб. Пособие /Под ред. В. В. Иванова. М., Едиториал УРСС, 2001,- 542 с.

44. Комаров В.Н., Пановкин Б.Н. Занимательная астрофизика. М., Наука, 1984. - 190 с.

45. Программы для общеобразовательных учреждений: Физика. Астрономия. 7 11 кл. /Сост. Ю.И. Дик, В.А. Коровин. - М.: Дрофа, 2000,256 с.

46. Шилов В.Ф., Дик Ю.И., Пинский А.А. Физика и астрономия. /Программы общеобразовательных учреждений. М.: Просвещение, 2002. - 103 с.

47. Пинский А.А., Разумовский В.Г., Дик Ю.И. и др. Физика и астрономия: учебник для 7 класса. М.: Просвещение, 1999. - 190 с.

48. Пинский А.А., Разумовский В.Г., Гладышева Н.К. и др. Физика и астрономия: учебник для 8 класса. М.: Просвещение, 1998. - 302 с.

49. Пинский А.А., Разумовский В.Г., Бугаев А.И. и др. Физика и астрономия: учебник для 9 класса. М.:, 1999. - 302 с.

50. Рябоволов Г.И., Дадашева Н.Р., Самойленко П.И. Сборник дидактических заданий по физике. М.: Высшая школа, 1990. - 509 с.

51. Кондакова Е.В. Дидактические основы конструирования методологической системы преподавания астрономии в общеобразовательной школе. Елец: Изд-во Елецкий гос. ун-т им. И.А. Бунина, 2001,- 128 с.

52. Левитан Е.П., Румянцев А.Ю. Дидактика астрономии: от XX к XXI веку. //Земля и Вселенная, № 4, 2002.

53. Коняева А.Г. Взаимосвязь курса физики и астрофизики важное условие совершенствования подготовки учителя. //Гуманитарные аспекты современного астрокосмического образования: Материалы научно-практической конференции. - Нижний Новгород, 1997. С. 62-63.

54. Peter J. Nolan. Fundamentals of college Physics. WCB. 1995.

55. Lerner L. S. Physics (for scientists and engineers). Jones and Bartlett Publishes. 1996. 920 p.

56. Ohanian H. C. Physics. W. W. Norton & Compani. 1985. 1112 p.

57. Snow Т. P, Shull J. M. Physics. West Publ. Com. 1986. 987 p.

58. Hallidaj D., Reshnick P., Walker J. Fundamentals of Physics. John Wiled & Sans, 1993. 1056 p.

59. Hallidaj D., Reshnick P., Fundamentals of Physics. John Wiled & Sans, 1986,- 874 p.

60. Hecht E. Physics. Brooks/ Cole Publiishing Com. 1994. 936 p.

61. Wolfson R., Pasachoff J. M. Utile, Brawn and Сотр. 1987. 1003 p.

62. Cutnell J. D., Johnson K. W. Physics. J. Wiley & Sons. 1998. 870 p.

63. Tipler P.A. Physics, (for Scientists and engineers) Worth Publ. 1991. -892 p.

64. Jeans J.H. Astronomy and Cosmogony. Cambridge Univ. Press, 1928. P. 357.

65. Ефремов Ю.Н. Из чего состоит Вселенная. //Вселенная, пространство, время. Киев, 2004, №1. - С. 6.

66. Бройль Луи де. По тропам науки. М.: Изд-во иностр. лит., 1962. -408 с.

67. Теоретические основы содержания общего среднего образования. / Под редакцией В. В. Краевского. М.: Педагогика, 1983. - 352 с.

68. Основные современные концепции творчества и одаренности. /Под ред. проф. Д. Б. Богоявленской. М.: Молодая Гвардия, 1997. - 402 с.

69. Гернек Ф. Альберт Эйнштейн. М.: Мир, 1984. - 127 с.

70. Ланцош К. Альберт Эйнштейн и строение космоса. М.: Наука, 1967.- 156 с.

71. Лейзер Д. Создавая картину Вселенной. М.: Мир, 1988. 324 с.

72. Калмыкова З.И. Психологические предпосылки развивающего обучения. //Физика в школе. -1991. № 3. - С. 69.

73. Никитина Г.В., Тряпицина А.П. Развитие творческих исследовательских умений студентов. Методические рекомендации на основе дисциплин естественнонаучного цикла. Л.: Изд-во JII ПИ им. А.И. Герцена, 1989.

74. Красовский Н.Н. Математика как элемент гуманитарного образования. //Образование в условиях формирования нового типа культуры. СПб.: Изд-во Гуманитарный университет профсоюзов, 2003. -С. 101, 102.

75. Буторина Т.С. М.В. Ломоносов и педагогика. Архангельск: Изд-во Помор. Междунар. Пед. ун-та, 1994. - 223 с.

76. Декарт Р. Правила для руководства ума. //Избр. Произ. М.: Мысль, 1950. - 639 с.

77. КоффкаК. Основы психического развития. М.-Л.: Соцэкгиз, 1934.-260 с.

78. Уотсон Дж. Психология как наука о поведении. М.-Л.: Гос. изд., 1926. 384 с.

79. Thorndike Е. L. Animal Intelligence. N. Y., 1954.

80. Пиаже Ж. Избранные психологические труды. Психология интеллекта. Генезис числа у ребенка. Логика и психология. М.: Просвещение, 1969. - 659 с.

81. Выготский Л.С. Проблемы общей психологии. //Собр. соч.: В 6 т. М.: Педагогика, 1982, т. 2. - 504 с.

82. Брунер Дж. Исследование развития познавательной деятельности. -М.: педагогика, 1971. -391 с.

83. Фоменко В.Т. Исходные логические структуры процесса обучения. /Докт. дисс. доктора пед. наук, спец. 13.00.01. Ростов-на Дону,1994.

84. Фоменко В. Т. Исходные логические структуры процесса обучения. Ростов-на Дону: Изд-во Ростов, ун-та, 1985. - 222 с.

85. Амбарцумян В.А. Современное естествознание и философия. //УФН. 1968. - т. 96.-№1.

86. Амбарцумян В.А., Казютинский В.В. Вопросы философии. -1973. т. 91. -№3.

87. Гинзбург B.JI. О физике и астрофизике.- М.: «Бюро Квантум»,1995,-512 с.

88. Максимова В.Н. Межпредметные связи в процессе обучения. -М.: Просвещение, 1988. -191 с.

89. Научность //Педагогический энциклопедический словарь. М.: Научное изд-во «Большая Российская энциклопедия», 2002. С. 164.

90. Зорина Л.Я. Дидактические аспекты естественнонаучного образования. М.: ИТПИ - МИО, 1993. - 163 с.

91. Чернин А.Д. Звезды и физика. М., Наука, 1984. - 158 с.

92. Новиков И.Д. Эволюция Вселенной. -М.: Наука, 1990.-188 с.

93. Пригожин И.Р., Стенгерс И. Время, хаос, квант. М.: УРСС, 2003.239 с.

94. Хокинг С. Краткая история времени.- СПб.: Амфора, 2003,- 266 с.

95. Вавилов С.И. Глаз и Солнце. М.: Наука, 1981. - 124 с.

96. Ходж П. Революция в астрономии. М.: Мир, 1972. - 147 с.

97. Воронцов-Вельяминов Б. А. Лаплас. М.: Наука, 1985. - 286 с.

98. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика 10: Учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений. М., 2003.

99. Кузьмин А.Д. Планета Венера. М., Наука, 1981. - 91 с.

100. Мякишев Г. Я., Буховцев Б. Б. Физика 11: Учебник для 11 класса общеобразовательных учреждений,- М., 2003.

101. Карташов В.Ф. Астрономия от А до Я. (в 2 ч.) Челябинск: Изд-во ЧГПУ, 2003. - 199 е., 243 с.

102. Выготский JI.C. Собрание сочинений (в 6 томах). Т.2. Проблемы общей психологии. М.: Педагогика, 1982. - 504 с.

103. Диркова Е.Ю.Формирование представлений о черных дырах. //Физика в школе. -1989. № 3. - С. 100.

104. Свистун В. Н. К изложению основ космологии. //Физика в школе. -1991.-№ 1.-С. 63.

105. Сурдин В. Г. Там где рождаются звезды. //Физика в школе. -1985.-№3.-С. 70.

106. Дагаев М.М., Демин В.Г., Климишин И.А., Чаругин В.М. Астрономия. М.: Просвещение, 1983. - 383 с.

107. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. 1-2 т. М.: Мир, 1977. - 438 с.

108. Засов А.В., Кононович Э.В. Астрономия 11. Учебник для 11 класса общеобразовательных учреждений. М.: Просвещение, 1996.159 с.

109. Воронцов-Вельяминов Б.А. Астрономия 11. Учебник для 11 класса средней школы. М.: Просвещение, 1991,- 142 с.

110. Энциклопедический словарь юного физика. М.: Педагогика, 1984.-350 с.

111. Бялко А. В. Наша планета Земля. - М.: Наука, 1989. - 237 с.

112. Pamela Forey, Christopher Fitzsimons. An instant guide to stars and planets? //New York.: Crescent Books, 1988. 124 p.

113. Кондратьев A.C. Физические задачи на современном этапе развития методики обучения физике. //Актуальные проблемы обучения физике в школе и вузе: Сборник научных статей.- СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2003. С. 3-4.

114. Иванов В.В., Кривов А.В., Денисенков П.А. Парадоксальная Вселенная. СПб., Изд-во СПб университета, 1997. - 141 с.

115. Гусев Е.Б. Значение качественных задач в повышении эффективности преподавания астрономии. //Современная астрономия и методика ее преподавания: Материалы всероссийской научно-практической конференции. СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 1997. -С. 18.

116. Чаругин В.М. Почему ночью небо темное. //Вселенная и мы, №3, 1997.-С. 8-14.

117. Дроздов В.Б. Одно следствие солнечного излучения. //Физика в школе. 1995.-№1.-С. 58.

118. Дроздов В.Б. Задачи с астрономическим и геофизическим содержанием. //Физика в школе. -1994. № 2. - с. 70.

119. Диркова Е.Ю. К изучению темы «Звезды и Солнце». //Физика в школе. -1994. № 6. - С. 50.

120. Абсолютно черное тело //Физический энциклопедический словарь. М.: Больш. рос. энциклоп., 1995. - 928 с.

121. Ильина Т.А. Вопросы теории и методики педагогического эксперимента. -М.: Знание, 1975. -123 с.

122. Грабарь М.И., Краснянская К.А. Применение математической статистики в педагогических исследованиях. М.: Педагогика, 1977.136 с.

123. Бордовский В. А. Методы педагогических исследований инновационных процессов в школе и вузе. СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2001.- 169 с.

124. Кальней В.А., Шилов С.Е. Технология мониторинга качества обучения в системе «учитель-ученик». М: Педагогическое общество России, 1999. -86с.