CC BY
38
выводы, обобщения, анализировать результаты деятельности; уважительное отношение к мнению партнера и оппонента);
6) социально-трудовой (формирование социальной активности и функциональной грамотности; овладение знаниями и опытом в социально-трудовой сфере с возможностью применения современных информационных технологий и физического эксперимента в овладении будущей профессией и анализа ситуации на рынке труда);
7) личностного самосовершенствования (приобретение опыта преодоления трудностей, самообразования, самоконтроля, включение механизма рефлексии и самореализации путем ценностно-смыслового принятия процесса учащимися).
Данный перечень ключевых компетенций может уточняться и расширяться в соответствии с реализацией содержания предмета и интересами учащихся, т.к. при компе-тентностном подходе вносится личностный для обучаемого смысл в образовательный процесс и учитываются возможности ученика. В системе обучения физике учитель только закладывает основы вышеназванных компетенций. Совершенствование полученных умений осуществляется человеком в процессе всей его дальнейшей жизни, что, в свою очередь, свидетельствует о качестве полученного образования и умении адаптироваться в новых социальных условиях.
Литература
1. Болотов, В.А. Компетентностная модель образования: от идеи к образовательной программе / В.А. Болотов, В.В. Сериков // Педагогика. 2003. № 10. С. 8 - 14.
2. Лебедев, O.E. Компетентностный подход в образовании / O.E. Лебедев // Школьные технологии. 2004. №5. С. 3 - 12.
3. Хуторской, A.B. Дидактическая эвристика. Теория и технология креативного обучения / A.B. Хуторской. М.: Изд-во МГУ, 2003. 416 с.
4. Хуторской, A.B. Технология проектирования ключевых и предметных компетенций [Электронный ресурс] / A.B. Хуторской // Интернет-журнал «Эйдос». 2005. 12 дек.: http:// www.eidos.ru/journal/2005/1212.htm.
Н. Ф. ПОЛЯХ (Волгоград)
ФОРМИРОВАНИЕ ГОТОВНОСТИ БУДУЩЕГО УЧИТЕЛЯ ФИЗИКИ К ПРИМЕНЕНИЮ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЗАДАЧ
Приводятся выводы исследования по проблеме формирования готовности будущего учителя физики к применению экспериментальных задач. Формирование готовности реализуется при изучении модулъно-блочного поля «Теория и методика обучения физике: концепции и технологии».
Современное понимание физического образования, трансформация школ в систему предпрофильного и профильного образования требуют пересмотра подходов к подготовке квалифицированных учителей физики: современный учитель не передаёт информацию ученику, а создает учебные ситуации, востребующие личностный потенциал учащегося. Как следствие, у ученика накапливаются не отвлеченные понятия, закономерности, правила, а формируются целостные представления о физической картине мира, которые обеспечивают самоопределение в учебных и жизненных ситуациях при целенаправленном оперировании знаниями в ходе формирования собственной системы ценностей в соотношении с общечеловеческим опытом, ценностями своей семьи, будущей профессии и того региона и страны, где он живет [1].
Важную роль в развитии умения школьников оперировать знаниями играет применение экспериментальных задач при обучении физике.
© Полях Н.Ф., 2007
Экспериментальная задача в общем случае может быть определена как ситуация, требующая от обучаемого мыслительных и практических действий, направленных на нахождение путем эксперимента неизвестного на основе его связи с известным.
Применение экспериментальной задачи заставляет ученика использовать для решения готовые алгоритмы, а также комбинировать различные элементы знания. С одной стороны, это элементы декларативного знания: аксиомы, постулаты, теоремы, описывающие некоторые свойства и связи изучаемой области. С другой стороны, это элементы процедурного знания: методы, стратегии, приемы, включающие общелогические, предметно-специфические методы, стратегии, приемы, которые связаны с особенностями конкретной области.
Для решения задач, в том числе и экспериментальных, относящихся к алгоритмически неразрешимым, требуются эвристические приемы и творчество (способ решения не выводится из более общего известного типового метода, а изобретается). Эвристические приемы невозможно описать точно, можно только сказать, что тот, кто владеет ими, каждый раз вновь или даже впервые самостоятельно конструирует новый прием, нужный для конкретной ситуации [2].
При получении новых знаний на уроке физики необходимо сводить к минимуму иллюстративную роль экспериментальной задачи [3]. Связано это с тем, что для изучения достаточно абстрактных физических и математических закономерностей понятие объективной истины (независимости знаний от сознания) принципиально важно. Высокий уровень обобщенности физических знаний, широкое использование на школьном уровне математического аппарата создают ощущение некоторого произвола в выборе способов описания явлений с помощью физических величин, физических законов в разной математической записи. Поэтому многие ученики воспринимают физику как элементарное озвучивание формулы, не понимая, какое явление, свойство или закономерность (т. е. какая часть сложного реального мира природы) отражены в виде знаков. А значит, не умеют применять знания на практике, не понимают, как они помогают им в жизнедеятельности.
Таким образом, применение учителем экспериментальной задачи нацелено на создание условий для понимания учеником ценности получаемого знания для человечества, а на личностном уровне - для осознания ценности извлечения из массива информации той, которая необходима в конкретной ситуации для построения собственного оценочного суждения.
Данный вопрос решен не в полной мере. Результаты анкетирования учителей физики школ г. Кургана (64 чел.) показали, что 87,5% из них не систематически применяют экспериментальные задачи в своей практике, 12% используют их при изучении нового материала и 14% - при первичном закреплении нового материала; при повторении и опросе не используют экспериментальные задания соответственно 39% и 6,2%, отчасти применяют в домашних заданиях 35% респондентов [4].
Это происходит в том числе и потому, что процесс формирования готовности к применению экспериментальных задач еще не в полной мере мотивируется в вузе при подготовке будущих учителей физики. Результаты ежегодных опросов (2000 - 2006 гг.) студентов физического факультета Волгоградского государственного педагогического университета (всего 240 чел.) позволяют констатировать низкий уровень готовности будущих учителей физики к применению экспериментальных задач. 60 % студентов не знают, с чего начинать разработку содержания эксперимента по предложенному условию задачи, не умеют подбирать аппаратные средства и давать конкретные рекомендации при выборе метода решения экспериментальных задач. 30% студентов могут спроектировать школьный урок или фрагмент урока с применением экспериментальных задач только при наличии готовых детализированных шаблонов решений задач и хода эксперимента. Только 8% студентов выбрали экспериментальную задачу как основное средство формирования, например, познавательной активности учащихся 7 - 11-х классов на разных типах уроков. Лишь 2% по предложенному условию подобрали необходимое оборудование, обосновали метод решения задачи, разработали ход экспе-
римента, получили ответ, рассчитали и пояснили погрешности при измерениях, предложили фрагмент урока по изучению нового материала для различных уровней развития познавательной активности учащихся 7 - 11-х классов. Несмотря на то, что выпускникам ежегодно предлагались темы дипломных работ, связанные с применением экспериментальных задач в обучении школьников 7 - 11-х классов, выбрали такие работы только 3 человека.
Проблему можно решить, если готовность будущих учителей к применению экспериментальных задач рассматривать при подготовке в вузе как интегральную профессионально значимую характеристику личности и деятельности будущего учителя физики, в составе которой активизируются аксиологический, когнитивный и рефлексивный компоненты. Организовать формирование готовности предполагается в три этапа на основе системы учебно-профессиональных задач. Такая разработка применяется в ВГПУ на физическом факультете. Для этого сформировано модульно-блочное поле «Теория и методика обучения физике: концепции и технологии». Оно включает инвариантный и вариативный модули, состоящие из блоков дисциплин федерального компонента Государственного образовательного стандарта «Теория и методика обучения физике» и дисциплин, разработанных на кафедре теории и методики обучения физике и информатике ВГПУ: «Учебно-воспитательная (7 - 9-й классы, основная школа) и стажерская (10 - 11-й классы, средняя полная школа) педагогические практики», «Практикум по решению задач по физике», «Курс по выбору “Гуманитаризация физического образования”», «Курс по выбору “Измерительные материалы для ЕГЭ по физике”», «Школьный физический эксперимент - учебная практика». Данное объединение позволяет обеспечить открытость, вариативность, нелинейность, распределенность содержания по подготовке будущего учителя физики в условиях вуза, а также способствует выработке элементов собственной авторской методической системы у будущего учителя физики.
На основе вышесказанного охарактеризуем возможность формирования готовности будущего учителя физики к применению экспериментальных задач на мотивационнодиагностическом, организационно-деятельностном, оценочно-коррекционном этапах на основе системы учебно-профессиональных задач.
Первый этап - мотивационно-диагностический - открывает новые возможности учебно-профессиональной деятельности студента как будущего учителя физики, создает условия для увлечения этой деятельностью при использовании учебно-профессио-нальных задач первого типа. К данному типу относятся предметно-ориентированные задачи. Они предлагаются в виде заданий, имеющих специфическую организационную форму, связанную с различными типами экспериментальных физических задач. При этом предлагаемые задания могут содержать научное противоречие, представленное в виде познавательной проблемы. Задачи указанного типа направлены на формирование у обучаемых ценностей учебно-профессиональной деятельности, определение индивидуальных маршрутов этой деятельности при решении учебных задач, мотивирующих осознание использования в школьном курсе физики технологий школьного физического эксперимента. На данном этапе активизируется аксиологический компонент готовности будущего учителя физики к применению экспериментальных задач: происходит изменение мотивации учения студентов.
Второй этап - организационно-деятельностный - предусматривает активизацию когнитивного компонента готовности будущих учителей физики к применению экспериментальных задач. Этот этап направлен на создание условий для накопления опыта профессиональной деятельности у будущих учителей физики, возникновение устойчивого интереса к применению экспериментальных задач с использованием учебно-про-фессиональных задач практико-ориентированного типа, отражающих специфику применения дидактических, частно-методических, специфических знаний в профессиональной деятельности.
Третий этап - оценочно-коррекционный - предусматривает формирование у будущих учителей физики рефлексивного компонента готовности к применению экспериментальных задач. Данный этап предполагает обеспечение устойчивого положительного
отношения студентов к профессиональной деятельности (совершенствование в учебнопрофессиональной деятельности с использованием учебно-профессиональных задач поисково-ориентированного и гуманитарно-ориентированного типов, создание условий для самореализации в учебно-профессиональной деятельности).
На каждом этапе подготовки методы обучения определяются с позиции принципа интегративности предметного, практике-ориентированного, поискового, гуманитарноориентированного содержания подготовки.
Приведем пример фрагмента лабораторно-практического занятия по дисциплине «Практикум по решению задач по физике», входящей в модульно-блочное поле «Теория и методика обучения физике: концепции и технологии».
В ходе занятия студент проектирует урок физики на основе применения экспериментальных задач. Один из самых трудных моментов проектирования - это формулировка цели урока, достижение которой должно не только диагностировать уровень обученности школьника, но и определить смысл знания лично для учащегося. В этом случае собственно педагогическими являются действия, посредством которых преподаватель ставит студента как будущего учителя в позицию субъекта учебной деятельности. Тогда идет поиск смысла знания для учащегося, который сотрудничающие стороны определяют в ходе диалога. Студенты приобретают опыт рефлексии учебнопрофессиональной деятельности: будущий ученик ими воспринимается как субъект познания. Рекомендуется помнить, что смысл образования связан с жизненными планами, с удовлетворительными успехами и достижениями в обучении. Поэтому для учителя, прежде всего, обретают смысл цели личностного развития ученика, ориентированные на его самореализацию, что закономерно приводит к изменению в работе с содержанием учебного материала. Возникает стремление понять, рефлексировать смысл изучения предмета, проявлять самостоятельность не только в решении предметной задачи.
Практическое занятие организуется таким образом, чтобы студенты выполняли роли и учителя, и учеников в ходе разработки и защиты проекта - в форме индивидуального решения экспериментальной задачи; группового выполнения исследовательской работы; защиты структурно-логических схем решения. На занятии моделируется деятельность по решению реальной проблемы. Например, студентам в роли учеников предлагается оценить среднюю скорость теплового движения молекул газа по реактивному действию газовой струи, принимая, что молекулы газа вылетают из сосуда с этой скоростью (тема № 16 «Молекулярная физика»). При выполнении задания студент как будущий учитель физики определяет задачи конкретного урока, направленные на обучение школьников самостоятельному планированию, организации и выполнению схемы исследования, на развитие творческого мышления, положительного отношения к сотрудничеству.
Исследованию скорости теплового движения молекул воздуха в форме группового выполнения работы, индивидуального решения экспериментальной задачи и последующей защиты структурно-логических схем предшествует вступительная мини-лекция преподавателя, в ходе которой он излагает правила и последовательность действий студентов, дает информацию о повторении необходимого материала, дает описание и изображение лабораторного оборудования. Студентам выдается следующее оборудование: штатив с принадлежностями, пластмассовый баллон, весы с разновесами, пробка резиновая, насос Комовского, измерительная лента, манометр лабораторный.
При решении любой экспериментальной задачи студенты как учителя осваивают метод выделения ее блоков: 1) формулировка задачи, оборудование; 2) разработка метода решения; 3) разработка порядка выполнения измерений; 4) осмысление решения посредством ответов на вопросы; 5) решение вспомогательных количественных или качественных задач. Далее преподаватель предлагает выбрать свой маршрут по решению предложенной экспериментальной физической задачи, и студенты осваивают метод организации выбора по следующей схеме: 1-й маршрут - инвариантно-груп-повой, предлагается для решения поставленной задачи выбрать все четыре блока;
2-й маршрут - вариативно-групповой, в котором можно выбрать путь, условно обозначенный «путь 2*» и состоящий из последовательности 1, 2 и 4-го блоков, или «путь 2**», состоящий из последовательности 1, 3, 4-го блоков, что позволяет организовать самостоятельную работу соответственно с 3-м или 2-м блоком; 3-й маршрут - вариа-тивно-индивидуальный. При выборе этого маршрута достижение цели возможно по путям 3*, 3**, 3***. Для этого маршрута студент должен уяснить, что учитель для решения задачи задает последовательность из 1, 5 и 4-го блоков, а учащийся самостоятельно разрабатывает 2-й и 3-й блоки; или учитель предлагает 1-й и 4-й блоки, учащийся разрабатывает 2, 3 и 5-й блоки; или предлагает (но не всегда) 4-й блок, а учащийся разрабатывает последовательность из 1, 2, 3, 5-го блоков. В перечисленных маршрутах представлены алгоритмический, частично-поисковый и творческий уровни выполнения работы.
Внутри группы студенты распределяют обязанности, например «ученые», «инжене-ры-конструкторы», «мастера». Чтобы создать благоприятные условия внутригрупповой дифференциации деятельности студентов, важно внимательно отнестись к составу групп и распределению обязанностей их членов, поэтому в состав включаются студенты с разными способностями и уровнями готовности, которые и определяются выбранными маршрутами.
Рассмотрим организацию самостоятельной работы «инженеров-конструкторов» с заданием, в котором им предлагается разработать метод решения данной экспериментальной задачи. Студенты понимают, что для достижения цели школьники должны знать одно из основных свойств вещества в газообразном состоянии - способность расширяться и занимать предоставленный ему объем, а по способности газа к неограниченному расширению можно оценить приблизительно скорость теплового движения его молекул. Дальнейшее осмысление условия задачи должно привести «инженеров-конструкторов» к следующим выводам: если в сосуде, заполненном газом, имеется отверстие, то его молекулы будут вылетать из него с теми самыми скоростями, с какими они движутся внутри сосуда. Значит, можно считать, что скорость истечения газовой струи из сосуда в вакууме примерно равна средней скорости теплового движения молекул. Таким образом, истечение газовой струи приводит к возникновению реактивной силы. Если сосуд не связан с другими телами, то в результате истечения газа он, как ракета, движется в противоположном направлении. На основании закона сохранения импульса, записав формулу (1), ту + т сй = 0, где ш - масса газа, вышедшего из сосуда, у - скорость истечения газовой струи, шс - масса сосуда, й -скорость движения сосуда, «инженеры-конструкторы» получают уравнение для оценки скорости истечения газовой струи:
V = тс.и / т.
Исходя из этого уравнения, студенты учатся определять, что нужно измерить начальную скорость движения сосуда («ракеты») и, массу сосуда шс и массу газа ш, с помощью каких принадлежностей и приборов это можно осуществить в эксперименте, а также учатся подводить к этим действиям учеников. Здесь преподаватель должен подсказать следующее: если в качестве сосуда берется пластмассовый баллон, например, из-под шампуня, то его надо насадить на пробку с таким усилием, чтобы он слетал с нее при избыточном давлении воздуха около 0,5 .105 Па, которое создается насосом Комовского и регистрируется манометром. При постепенном повышении давления сосуд как ракета взлетает вертикально вверх, из него выходит воздух до тех пор, пока давление оставшегося в нем воздуха не понизится до атмосферного. Здесь «инже-неры-конструкторы» обращаются к уравнению Клайперона - Менделеева и находят массу выходящего из «ракеты» воздуха ш по формуле
т = Др • V.¿г/Р.Т,
где Др - избыточное давление воздуха в сосуде, измеренное манометром, V - объем баллона, ¡и - молярная масса воздуха, Т - его температура.
Еще раз обратившись к условию задачи, «инженеры» понимают, что начальная скорость «ракеты» рассчитывается по высоте ее подъема: и = ^2 цИ ■
Затем на основе полученных уравнений «инженеры-конструкторы» учатся составлять структурно-логическую схему действий по решению экспериментальной задачи. На этом этапе к выполнению задания привлекаются «мастера», которые затем продолжат его, разработав порядок измерений. «Ученым» в этот момент можно предложить для решения следующую задачу: «Баллон объемом V содержит воздух при давлении р. Посредством поршневого насоса с рабочим объемом У0 воздух из баллона откачали, сделав п качаний, а затем снова накачали баллон, забирая воздух из атмосферы. При этом сделано также п качаний. На сколько изменится масса воздуха в баллоне? Атмосферное давление р0, все процессы происходили медленно при температуре Т».
Чтобы ответить на вопрос задачи, «ученым» надо определить массу газа в баллоне до начала откачивания ш1 и в конце процесса накачивания ш3. На примере этой задачи студенты учатся видеть типичные ошибки школьников из-за недопонимания того, что закон Бойля-Мариотга применяют для постоянной массы газа. Поэтому рекомендуется рассмотреть каждое действие отдельно, используя модель процесса:
А V
После прохождения выбранных маршрутов предлагается осмыслить методику организации урока по решению экспериментальных задач, рассмотреть и оценить свою деятельность по подготовке и проведению данного урока.
Подводя итог вышеописанному, приходим к выводу, что только целенаправленное формирование готовности будущих учителей физики к применению экспериментальных задач средствами учебно-профессиональных ситуаций позволяет студентам перейти от стихийного применения экспериментальных задач к сознательному и управляемому, научиться создавать условия для выбора школьниками собственной индивидуальной траектории при их решении, оптимизировать рефлексию в процессе педагогической оценки, самооценки в будущей профессиональной деятельности учителя физики, определиться с собственной методической позицией и представить ее в виде выпускной квалификационной работы.
Литература
1. Данильчук, В.И. Гуманитаризация физического образования в средней школе (Личност-но-гуманитарная парадигма): монография / В.И. Данильчук. Волгоград: Перемена, 1996. 184 с.
2. Кричевец, А.Н. Адаптивность и априорность / А.Н. Кричевец. М.: Рос. психол. о-во, 1998. С. 39.
3. Шаронова, Н.В. Методика формирования научного мировоззрения учащихся при обучении физике: учеб. пособие по спецкурсу для студ. педвузов / Н.В. Шаронова. М.: МП «МАР», 1994. С. 69.
4. Малафеев, Р.И. Творческие и экспериментальные задачи по физике: 9 - 11 кл. / Р.И. Малафеев. М., 2003.
5. Балаш, В.А. Задачи по физике и методы их решения: пособие для учителя / В.А. Балаш. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Просвещение, 1983.
6. Физический практикум для классов с углубленным изучением физики: 10-11 кл. / Ю.И.Дик, О.Ф.Кабардин, В.А.Орлов [и др.]; под ред. Ю.И.Дика, О.Ф.Кабардина. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Просвещение, 2002.
