CC BY
67
го выпускника для преодоления возникших проблем.
Таким образом, социально-педагогическая работа в условиях городского вуза -это интегративная, междисциплинарная профессиональная деятельность, направленная на обеспечение позитивной адаптации выпускников сельских школ средствами поддержки, активизации потенциала собственных возможностей личности в решении возникших проблем, гармонизации отношений в микросоциуме (учебной группе, в общежитии, на съемной квартире).
Именно при соблюдении рассмотренных нами социально-педагогических условий достигается воспитание адаптированной личности выпускника сельской школы в условиях городского социума и взращивание профессионала, способного влиять на процессы изменения в обществе.
1. Мудрик А.В. Социальная педагогика / под ред. В.А. Сластенина. М., 2005. С. 137.
2. Кураторская деятельность преподавателя вуза: день за днем / под ред. Н.И. Тихоненко-ва. Волгоград, 2004. С. 22.
Поступила в редакцию 10.07.2009 г.
Ermakova A.A. Socially-pedagogical conditions of successful adaptation of graduates of rural schools to conditions of city society (on example of students of high school). The group of young people - graduating students of rural schools is considered in the article. Social-pedagogical terms of successful adaptation of graduating students of rural schools to the terms of city society are revealed.
Key words: graduating students of rural schools; social-pedagogical terms of adaptation of graduating students of rural schools.
УДК 373.1
ИНТЕГРИРОВАННОЕ ОБУЧЕНИЕ ФИЗИКЕ И ИНФОРМАТИКЕ В ПРОФИЛЬНОЙ ШКОЛЕ: ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И МЕТОДИКА РЕАЛИЗАЦИИ
© М.С. Таранов
В статье представлены анализ существующих подходов к проблеме интеграции обучения физике и информатике, условия и методика обучения в форме интегрированных модулей на основе информационно-энергетического дуализма в познании и обучении.
Ключевые слова: интегрированное обучение; межпредметные понятия; интегрированный учебный модуль.
Реализация метазнаниевой концепции нового образовательного стандарта в условиях информатизации образования, повышения требований к качеству знаний и формирования профессиональной культуры самообучения невозможна в формате традиционного монопредметного обучения, не позволяющего, в частности, обеспечить интеграцию научных знаний на современном уровне. Возникает проблема эффективного интегрированного обучения, по крайней мере, на профильном уровне школы, в форме интегрированных курсов, блоков практического и теоретического полипредметного содержания. Опыт проектной технологии (Д. Дьюи, К. Килпатрик, П. Эрдниев) должен быть уточнен и обновлен в контексте современных требований и
условий реализации концепции деятельностного обучения (Л.С. Выготский, П.Я. Гальперин, В.В. Давыдов, Н.Ф. Талызина и др.). Данная задача в отношении обучения физике и информатике в профильной физикоматематической школе актуальна вследствие: а) внедрения в учебный процесс аппаратно-программных комплексов (LabView, Nova, Архимед) для проведения физического эксперимента на качественно новом уровне непосредственного обучения физике как экспериментальной науке, с анализом, визуализацией массивов физических данных эмпирических явлений и лабораторных процессов, ранее недоступных экспериментальной проверке; б) необходимости включения в курс физики основ реального (на основе не-
посредственных измерений) и виртуального (на основе известных свойств процессов) компьютерного эксперимента, элементарного введения в моделирование динамических, статистических, нелинейных систем, анализ аналоговых и дискретных сигналов. Отсутствие указанных разделов даже в профильном и углубленном курсах школьной физики в значительной мере превращает весь курс в анахронизм. Необходимо учесть, кроме того, что модернизация должна происходить в условиях постоянства или сокращения часовой нагрузки на базовом и профильном уровнях, что приводит к интеграции как единственно возможному решению качественного обучения физике и информатике. Мы предлагаем новую дидактическую единицу обучения — интегрированный учебный модуль физика-информатика, логически и содержательно замкнутый дидактический блок, цикл открытых семинаров, лабораторных работ, реализующий параллельную систематизацию и обобщение знаний по физике и информатике на высоком познавательном уровне. В дополнение к проектной технологии обучения интегрированные модули (ИМ) являются базовым средством теоретического и практического обобщения, переноса учебных задач и целей на основе общих дидактических принципов интеграции, что составляет взаимное обогащение методов обучения, синтез дидактических задач физики и информатики. Современные подходы к интеграции обучения рассматривают интегрированное обучение в различных уровнях общности структур обучения (М.Н. Берулава, А.В. Усова, В.С. Елагина, С.А. Старченко, О.А. Яворук, О.Р. Шефер), что характеризует некоторые общие показатели интеграции, их дидактическую и методическую основу, однако не достаточно для динамического обучения с переносом целей и формализованных дидактических задач в параллельном обучении. Обобщенные планы и методика изучения фундаментальных физических величин, законов и понятий, разработанные акад. РАО А.В. Усовой и развитые ее научной школой, являются существенной частью методологической базы построения интегрированного курса физики, в частности, с применением компьютерных технологий [1]. Данное направление развивается в рамках межпредметных связей (МПС), в т. ч. в диссертационных исследова-
ниях (Е.А. Румбешта, А.Ю. Канаева, О.Н. Шарова, О.Е. Макарова, Д.А. Исаев, В.В. Кле-вицкий и др.), где исследуются методические и процессуальные аспекты интеграции дисциплин. Выполнен ряд исследований выяснения сущности, методики реализации межпредметных связей в технологически, содержательно и процессуально связанных с курсом физики дисциплинах: математикой, химией, географией, электротехникой, биологией (С.Н. Дворяткина, В.С. Самойлов, С.П. Злобина, Н.М. Бурцева, А.А. Коротчен-кова, М.Ж. Симонова, В.В. Губин; Д.Д. Дон-доков, И.М. Василькова). Вместе с тем следует учитывать качественное свойство информационных технологий как области технологической, прикладной направленности, что позволяет разрабатывать универсальные методики обработки данных и функционально законченные процедуры, т. е. модули обработки данных, в частности физического эксперимента [2-6]. Таким образом, технология обработки физических данных рассматривается на занятиях по информатике в формате темы «Моделирование и формализация», а выявление физических предпосылок, следствий и качеств конкретной модели изучается на уроках физики. Далее, раскрытие физических принципов передачи и кодирования информации вычислительной средой образует очевидный интегрированный модуль: в контексте информатики рассматриваем двоичное представление и логические схемы кодирования, а на занятиях по физике изучаем энергетическое представление сигналов, аналого-цифровое преобразование и элементы цифровых схем, что адекватно задачам параллельного обучения. Наконец, наиболее широкий класс задач параллельного обучения образуют компьютерные модели в физике, составляющие содержание модуля «Алгоритмизация, основы программирования» в курсе информатики, поскольку наиболее ценные в дидактическом отношении модели являются моделями природных процессов.
Существенное значение имеет методическое и дидактическое обоснование принципов построения и реализации интегрированных модулей. Принципом интеграции физики и информатики как науки о свойствах информации в гносеологическом аспекте, на наш взгляд, является диалектическое един-
ство энергетических и информационных процессов в Природе и обществе, обусловленное физической природой любых сигналов и способов передачи, хранения и обработки информации. Основной тезис: поскольку любое возникновение, передача, изменение информации в системе возможны в форме физических сигналов, т. е. энергетического взаимодействия, постольку методологической основой интеграции обучения физике и информатике в профильной физико-математической школе должно стать выявление, раскрытие и объяснение на примерах технических устройств и физических систем информационных и энергетических следствий из данного единства (дуализм, или дополнительность, в гносеологическом аспекте). Таким образом, концепция единой физической картины мира, традиционно базирующаяся на вещественно-полевой концепции и единстве структурных элементов Природы, дополняется фактором информационной измеримости систем, формы их объективирования. Уточняя выше данное определение, интегрированный учебный модуль физика-информатика является множеством дидактических, технологических, методических средств по-липредметного обучения в условиях открытой исследовательской среды на основе информационно-энергетического дуализма.
Дидактическими задачами выявления указанного единства в параллельном обучении физика-информатика являются: демонстрация цифровой технологии обработки и передачи дискретной и аналоговой информации физическими устройствами (электромагнитная форма передачи сигналов) в курсе информатики, моделирование и компьютерные модели физических процессов и систем на основе единой концепции алгоритмизации и унификации структур данных и процедур их обработки в курсе физики (фрейм-технология, М. Минский). Следовательно, в формате интегрированного модуля выявляется природа общенаучных понятий (энергия, модель, информация, структура) на предметном и общенаучном уровнях, т. е. достигается цель интеграции: система понятий одного предмета служит для систематизации, обобщения и творческого развития знаний, умений и навыков другого, что адекватно целям метазнаниевой концепции обучения. Дидактическими следствиями допол-
нительности информации и энергии как структур познания являются:
а) требования к содержанию интегрированного учебного модуля, которое должно проектироваться с целью раскрытия физической (энергетической) природы информационных процессов в профильном курсе информатики: например, темы «Дискретное представление результатов измерений. Сигнал, кодирование, декодирование, сжатие. Команды управления и сигналы датчиков. Анализ и интерпретация данных цифровых датчиков. Программирование устройств, взаимодействующих с объектами физической реальности» комплексной программы демонстрации информационно-энергетического дуализма в формате интегрированного модуля-практикума «Цифровые измерения в физике»;
б) необходимость изучения основ аппаратных средств кодирования, измерения, оцифровки реальных физических сигналов (АЦП/ЦА преобразователи и датчики) на базе микроконтроллеров, которые адекватны содержанию тем профильного курса информатики («Принципы работы процессора»; «Устройства ввода-вывода персонального компьютера») и соответствуют целям демонстрации физического преобразования информации в реальных устройствах (Е.Ю. Левченко), отсутствующего демонстрационного эксперимента в школьном курсе информатики;
в) необходимость изучения основ методов обработки информации в форме аналогового и дискретного сигнала, основ спектрального анализа и представления сигналов в виде разложения по системе ортогональных функций (углубленный уровень физики);
г) темы «Структура, устройства персонального компьютера и дискретное преобразование информации», где рассматриваются принцип действия двоичного сумматора, логические элементы, работа триггера как элемента памяти компьютера, основы реализации логических функций на логических элементах, принцип действия сумматора двоичных чисел, обобщает и систематизирует знания по теме «Полупроводниковые устройства и цифровые интегральные схемы», сведения о которых даются в профильном курсе физики;
д) логические функции и основы математической логики эффективно обобщаются
в изучении физических устройств, их реализующих в компьютере (инвертор, ключ, триггер);
е) изучение физических теорий в формате темы «Формализация и моделирование в физике как методы научного познания» исчерпывает содержание раздела информатики «Моделирование и компьютерный эксперимент», как указывалось выше.
Методика построения интегрированных модулей обоснована и реализована автором в диссертационном исследовании, успешно выдержала апробацию в практике обучения в физико-математическом лицее и межшколь-ном учебном комбинате г. Кургана (19922006) в качестве эффективного средства развития творческого мышления, опыта системной, исследовательской деятельности.
1. Адекватной основой интеграции физики и информатики является единство энергетической и информационной компонент познания как диалектического процесса и, соответственно, обучения как одной из форм познания.
2. Базовым средством интегрированного обучения физике и информатике является компьютерный эксперимент, который непосредственно интегрирует моделирование физических явлений в курс информатики, предоставляя содержательные наборы данных для изучения в формате темы «Моделирование и формализация».
3. Для практической реализации концепции предлагаются интегрированные модули: а) «Физические сигналы, их представление и преобразование», асинхронный последовательный обмен данными в компьютере, основы программирования микроконтроллеров At Mega (Е.Ю. Левченко), где выявляется существо технологии физических измерений, принципы работы процессора; б) «Физические принципы и устройства двоичного кодирования, хранения и передачи дискретной информации из внешней среды в компьютер»: непосредственная демонстрация ин-
формационно-энергетического дуализма в дискретных системах (датчики, светодиоды, кнопки), причем данный модуль реализуется в форме лабораторного практикума и решает задачи наглядной демонстрации побитового обмена между внешней средой и вычислительным устройством; в) «Виртуальный и реальный компьютерный эксперимент в физике»: универсальный открытый модуль создания, тестирования и обобщения программ. Дополненный программными средствами ввода-вывода данных, их сохранения и статистической обработки, он решает задачу интеграции как создания единого исследовательского пространства на концептуальной основе физики.
1. Усова А.В. Формирование у школьников научных понятий в процессе обучения. М.,
2007.
2. Гальперин П.Я. Курс лекций по педагогической психологии. М., 2006.
3. Гелль П. Как превратить персональный компьютер в измерительный комплекс. М., 1995.
4. Олсон М., Хегенхан Б. Теории научения. СПб., 2007.
5. Разумовский В.Г. Развитие творческих способностей учащихся в процессе обучения физике. М., 1975.
6. Сборник нормативных документов МО РФ. Информатика. Примерные программы. М.,
2008.
Поступила в редакцию15.04.2009 г.
Taranov M.S. The integrated training of physics and computer science at the specialized school: construction principles and realization technique. In the article the analysis of existing approaches to a problem of integration of training physics and computer science, conditions and technique of training in the form of integrated modules on the basis of information-power dualism in cognition and education are presented.
Key words: integrated training; intersubject concepts; integrated educational module.
