CC BY
208ОРГАНИЗАЦИЯ УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА В УСЛОВИЯХ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ
УДК 53 (072.3)
И.В. Ильин
МЕТОДИКА ФОРМИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗНАНИЯ ШИРОКОЙ СТЕПЕНИ ОБЩНОСТИ (МЕТАТЕХНИЧЕСКОГО) В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ ПО ФИЗИКЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ СРЕДСТВ ИКТ
В статье обсуждаются основные положения методики формирования у учащихся средней школы технических знаний широкой степени общности. Обсуждается проблема формирования не только конкретных технических знаний, но целостных представлений о современной техносфере, т.е. метатехнического знания. Результатом освоения учащимся ме-татехнического знания является более высокий уровень развития их технической культуры.
Ключевые слова: обучение физике, техническое знание, метатехническое знание, техносфера, ИКТ.
Проблема политехнической подготовки учащихся в России и за рубежом не нова. Ее актуальность была обозначена еще на начальном этапе развития индустриального общества. Так, в отечественном образовании совершенствование системы политехнического обучения в средней школе осуществлялось поэтапно. На каждом этапе данная система обретала новое содержание. Изменение целей политехнического обучения осуществлялось в направлении: от подготовки к конкретной профессиональной деятельности (с начала индустриализации до 50-х гг. ХХ в.) ^ через понимание научных основ производства, формирование отдельных практических умений и навыков, профориентацию на технические профессии (60-е - 70-е гг. ХХ в.) ^ к формированию ценностного отношения к осваиваемым объектам и видам технической деятельности, осознанию необходимости эффективного и безопасного для природы и общества применения техники, готовности к решению практических задач повседневной жизни, обеспечению безопасности своей жизни, рациональному природопользованию и охране окружающей среды (80-е гг. ХХ в. - 2000-е гг. ХХ1 в.).
Указанное выше направление развития обусловлено, с одной стороны, потребностями социальной практики, с другой - достижениями педагогической науки, обеспечивающими более глубокое осознание сущности принципа политехнизма в обучении и более полные представления о содержании, методах и результатах политехнической подготовки учащихся.
64
© Ильин И.В. • 2014
В настоящее время политехническая подготовка учащихся как направление исследования не утрачивает своей актуальности, что обусловлено: 1) высоким уровнем и нарастающими темпами развития технической оснащенности общества; 2) возникновением среды обитания нового типа - «биотехносреды», необходимостью подготовки молодежи к эффективному и безопасному существованию в этой среде, а также реализации природоохранных практик ее развития; 3) важностью воспитания у молодежи интереса к технической деятельности, готовности к совершенствованию отечественной техники и созданию высокотехнологичных производств.
Человек как субъект современной техносреды должен обладать необходимым уровнем технической культуры. Если ранее этот уровень вполне обеспечивался приобретением совокупности конкретных технических знаний и умений, то в условиях объединения и трансформации разрозненных технических систем в глобальную техносреду, увязывающую воедино как профессиональную, так и повседневную жизнь большого сообщества людей, такой подготовки уже недостаточно. Анализ философских и социальных аспектов развития техники (Н.А. Бердяев, М. Хайдеггер, Т. Имамичи и др.) показывает, что базовой составляющей технической культуры человека наряду с конкретным техническим знанием становится метатехническое знание (МТЗ) как система обобщенных знаний о техносфере: ее структуре, содержании, закономерностях функционирования и развития.
Новым направлением политехнической подготовки учащихся по физике является формирование у них физико-технического знания широкой степени общности (метатехнического). Нами поставлена задача определения структуры и содержания метатехнического знания [5; 6] и разработки методики его формирования в учебном процессе по физике.
Рассмотрим основные положения методики формирования у учащихся метатехни-ческого знания.
I. Комплексный подход к формированию содержания технического материала. Формирование у учащихся метатехнического знания будет обеспечено, если при изучении школьного курса физики будет реализован целенаправленный отбор материала прикладного характера в соответствии с представлениями о структуре техносферы и структуре ее отдельных составляющих. Такой подход ориентирован на формирование представлений учащихся о технической картине мира, создание «многогранного образа техносферы» (по А.Е. Забавникову [1]) как высшего уровня обобщения технического знания.
Базой для формирования МТЗ является конкретное техническое знание и прежде всего знание о важнейших технических объектах, наполняющих техносферу. Отбор технических объектов (ТО) для изучения следует проводить с учетом:
а) различных оснований классификации ТО: имеющих различную естественнонаучную основу работы; отличающихся назначением (меры, инструменты, приборы, механизмы и машины, сложные технические системы); оказавших влияние на возникновение новых отраслей производства на различных этапах исторического развития общества (паровой двигатель, ДВС, электродвигатель, генератор переменного тока, трансформатор, транзистор, лазер и др.); используемых в современных отраслях производства; демонстрирующих ключевые направления научно-технического прогресса (НТП), на ос-
нове которых развивается (обновляется) существующая система производств (например, современная высокотехнологичная цифровая техника);
б) особенностей и тенденций развития техносреды повседневного окружения, региона, государства, мирового сообщества;
в) содержания стандартов образования по предмету и примерной программы по физике для средней школы (основной, старшей).
Отбор материала для уже избранных для изучения объектов техники осуществляться на основе других критериев. Конкретное представление о критериях такого отбора дает обобщенный план изучения технического объекта, разработанный на основе представлений о структуре техносферы и содержании ее составляющих.
К основным разделам обобщенного плана (ОП) относятся:
1) научно-технические знания о техническом объекте;
2) рецептурно-технические знания о техническом объекте;
3) знания о технической деятельности с объектом;
4) знания о системе отношений (взаимодействий) «общество (человек) - техника -природа» при использовании объекта;
5) знания о влиянии менталитета социума на жизненный цикл технического объекта.
Содержание указанных разделов приведено в нашей работе [4].
II. Вариативность логики формирования МТЗ (индуктивный и дедуктивный подходы). Конкретные технические знания составляют основу формирования у учащихся обобщенных технических понятий. Метатехническое знание образуют следующие технические понятия: техносфера, техника (технические объекты и их виды, технологические процессы, техническое знание и его виды, техническая деятельность и ее виды), система отношений «общество (человек) - техника - природа» и следствия технической деятельности (изменения в природе и социуме), технический менталитет общества, техническая культура. Каждое из этих понятий имеет собственную структуру и включает в себя понятия меньшей степени общности (см. структуру МТЗ в работах [5;6]).
Возможны два подхода к формированию у учащихся метатехнического знания.
Индуктивный подход (от частного к общему). Обучение при данном подходе осуществляется в три этапа.
Первый этап связан с началом изучения курса физики и включает в себя приобретение учащимися начальных представлений о роли физики в развитии техники и последовательное изучение в рамках первых учебных тем некоторой совокупности технических объектов (ТО). Учитель организует деятельность учащихся по изучению объектов техники на основе обобщенного плана, отражающего все составляющие структуры техносферы на доступном для учащихся уровне. При последовательном изучении различных ТО на основе обобщенного плана осуществляется системное накопление конкретных знаний о каждой составляющей техносферы, что позволит школьникам в последствии подойти к осознанию общей структуры техносферы и освоить содержание технических понятий широкой степени общности. Первый этап обучения относится к основной школе (7-9-й классы).
Второй этап включает в себя проведение обобщающих занятий (например, «Физика и современная техносфера») в конце учебного раздела/темы (и/или в конце обучения в 9-м классе).
Цель обобщающих занятий - систематизировать и обобщить конкретные физико-технические знания учащихся и в итоге дать им общие представления о техносфере и особенностях ее развития. Анализ каждой составляющей техносферы осуществляется в определенной последовательности: общая характеристика, описание структуры, иллюстрация на примере конкретных ТО, уже известных учащимся и, возможно, некоторых новых. Для обобщающих занятий подбираются материалы по таким объектам техники, которые позволяют наиболее полно и ярко, доступно и интересно раскрыть содержание составляющих техносферы, продемонстрировать учащимся современный уровень и перспективы ее развития.
Т р е т и й э т а п связан с уточнением и конкретизацией технических понятий, образующих МТЗ. Это происходит при изучении последующих разделов курса физики (10-11-й классы). Последовательное изучение объектов техники в старшей школе способствует постепенному наполнению конкретным знанием еще не вполне «сложившихся» в сознании учащихся обобщенных представлений о техносфере и ее понятийном аппарате. Уточняются объем технических понятий, связи и отношения между понятиями разной степени общности. Завершается третий этап обобщающими занятиями (в конце обучения в 11-м классе), на которых раскрываются все компоненты метатехнического знания (структура и содержание основных составляющих техносферы, факторы и закономерности ее развития, следствия и прогнозы технической деятельности социума и их комплексная оценка, роль физики в эффективном развитии техносферы и социума, а также в сохранении биосферы Земли).
Дедуктивный подход (от общего к частному). Обучение при данном подходе также осуществляется в три этапа.
На п е р в о м э т а п е обучения, в начале изучения курса физики, на вводном занятии учащимся в доступной форме демонстрируется общая структура техносферы, раскрывается содержание основных составляющих техносферы и дается их краткая обобщенная характеристика. Вводится и анализируется обобщенный план изучения конкретных ТО. На первом этапе обучения в этом обобщенном плане детализируются лишь первые два блока, о содержании остальных блоков дается лишь общее представление [3].
С целью иллюстрации содержания обобщенного плана на вводном занятии используются учебные материалы по конкретным ТО, известным школьникам из повседневной практики. Уровень изложения метатехнической информации должен быть максимально простым и доступным, сопровождаться наглядными и убедительными примерами.
На в т о р о м э т а п е преподаватель организует деятельность учащихся по освоению конкретных объектов техники на основе развернутого обобщенного плана, включающего все пять разделов. Такой подход позволяет расширить представления учащихся о содержании и обобщенных характеристиках составляющих техносферы. Постепенно учащиеся выходят на новый уровень знаний о техносфере и содержании её составляющих.
Первый и второй этапы обучения рекомендуется связывать с основной школой (79-й классы).
Третий этап связан с организацией занятий обобщающего повторения по теме «Физика и современная техносфера». Эти занятия целесообразно проводить дважды - в конце 9-го и 11-го классов.
Цель занятий в 9-м классе - уточнить на основе имеющихся у учащихся конкретных знаний о ТО, их месте и роли в социуме приобретенные на первом этапе обучения первоначальные представления о структуре и содержании техносферы. В рамках обобщающих занятий раскрывается структура всех блоков обобщенного плана изучения технического объекта. Приводятся наиболее яркие и доступные пониманию учащихся примеры по конкретным ТО с целью иллюстрации содержания обобщенного плана. Учащимся дается информация о структуре метатехнического знания как системе знаний о техносфере и закономерностях ее развития, рассматриваются соответствующие примеры. После занятий обобщающего повторения осуществляется дальнейшее изучение ТО в рамках последующих разделов курса физики (10-11-й классы). Учащиеся работают с физико-техническим материалом на основе уже уточненных и наполненных конкретным содержанием обобщенных представлений о структуре и содержании техносферы, закономерностях ее развития.
В конце 11 -го класса проводятся заключительные занятия обобщающего повторения. Базой для систематизации и обобщения служат накопленные за весь курс обучения конкретные физико-технические знания. Сформированные ранее понятия метатехники наполняются обновленным конкретным содержанием, вновь уточняется их содержание и объем. В рамках заключительных занятий целесообразно организовать работу учащихся по подготовке рефератов и докладов для устных выступлений.
Выбор логики формирования МТЗ определяется уровнем готовности учащихся, профилем обучения, отчасти методическими предпочтениями учителя и его профессиональным опытом.
III. Применение при изучении вопросов техники обобщенных алгоритмических предписаний. В педагогической науке уже были предприняты попытки обобщенного подхода к описанию объектов техники и технической деятельности (П.Р. Атутов, В.П. Беспалько, В.А. Поляков, В.С. Леднев, А.Я. Сова, С.У. Калюга, А.В. Усова, А.А. Шаповалов и др.). Вместе с тем предложенные ранее планы охватывают далеко не все аспекты изучения техники. В основном в содержании этих планов отображены научно-технические и рецептурные знания о техническом объекте.
Анализ работ в области философии науки и техники, изучение структуры техносферы и содержания ее составляющих позволили нам разработать, как уже отмечалось, новую более полную версию обобщенного алгоритмического предписания для характеристики ТО как элемента современной техносферы [2].
Изложение учебного материала о техническом объекте на основе предложенного в настоящем исследовании обобщенного плана обеспечивает: полноту представления информации о конкретных ТО как объектах техносферы; демонстрацию их места и роли в современной техносфере; систематизацию и обобщение технического знания (о конкретных ТО, компонентах техносферы и техносфере в целом); рациональную и эффективную организацию самостоятельной деятельности учащихся по изучению ТО; методически грамотное руководство работой учащихся по изучению объектов техники.
IV. Учет специфики реализации принципов дидактики при формировании у учащихся МТЗ. Организация учебного процесса по освоению учащимися конкретных вопросов техники и содержания метатехнического знания должна осуществляться в соответствии с основными принципами дидактики, определяющими общие закономерности организации учебного процесса. Вместе с тем для некоторых из принципов методы и приемы их реализации требуют уточнения в соответствии с задачами и особенностями формирования у учащихся метатехнического знания. В контексте поставленной задачи нами определены специальные требования к реализации принципов научности и доступности, наглядности, сознательности и активности, систематичности и последовательности, связи теории с практикой. Специфика применения данных принципов должна быть определена и в связи с возможностью использования в обучении в настоящее время средств ИКТ.
1. Принцип научности. Учебный материал прикладной направленности должен соответствовать современному этапу развития техносферы, учитывать достижения науки и техники. Необходимо обеспечить грамотное изложение физических основ работы конкретных объектов техники (сущности физических явлений и законов их протекания), знакомить учащихся с элементами производственной деятельности по созданию и использованию объектов, методологией научно-технического исследования (элементы), в ряде случаев на уровне проблемной беседы целесообразно «включать» учащихся в научно-техническое творчество. Систематизация и обобщение конкретного технического знания (метауровень обобщения) требует от учителя знания философских и социально-экономических основ развития техники, владения терминологическим аппаратом мета-техники. Содержание предлагаемого к изучению метатехнического знания должно соответствовать современным представлениям о структуре и закономерностях развития техносферы.
2. Принцип доступности. Содержание учебного технического материала (система конкретных и метатехнических знаний, глубина освоения и объем), методы, формы и средства обучения должны удовлетворять возрастным особенностям учащихся, уровню их развития и быть доступными для понимания. Учебный материал и методы его освоения должны соответствовать «зоне ближайшего развития» учащихся.
При изучении конкретного технического знания как основы для его последующего обобщения допустимы различные уровни освоения физических основ работы технических объектов (объем и глубина):
1) полный, в рамках одной темы;
2) полный, в рамках совокупности учебных тем;
3) частичный, как в рамках одной темы, так и в рамках совокупности тем.
Для реализации какого-либо из этих уровней необходимо первоначально выделить все наиболее значимые физические явления и законы, лежащие в основе принципа действия технического объекта как сложной системы взаимосвязанных элементов (основных, второстепенных). Далее следует определить, какие из них целесообразно рассмотреть в качестве физической основы работы объекта. Выбор определяется этапом обучения, уровнем подготовленности школьников к восприятию учебного материала, реализуемой вариативной практикой обучения (базовый курс, курс по выбору, элективный курс, факультатив и др.).
Доступность конкретного технического знания и качественное его изучение школьниками - основа формирования МТЗ. Изложение вопросов метатехники невозможно вне изучения конкретного технознания и должно сопровождаться разнообразными и убедительными примерами, осуществляться с применением средств наглядности (рисунков, фотоснимков, видеороликов, анимации и т. п.). При систематизации и обобщении технических знаний следует с целью повышения доступности изложения использовать средства инфографики (см. далее принцип наглядности). Инфографика позволяет в сжатом систематизированном виде и доступными для понимания средствами раскрыть учащимся содержание как конкретных, так и общих технических понятий.
Доступность МТЗ будет выше, если сочетать индуктивный и дедуктивный подходы в освоении учащимися метатехнического знания.
3. Принцип наглядности. Традиционные способы реализации принципа наглядности в политехнической подготовке учащихся включают использование натурных ТО, макетов и моделей ТО, а также плакатов, схем и видеофильмов, демонстрирующих внешний вид, внутреннюю структуру ТО, особенности его работы, технические действия обычного человека или специалиста с данным объектом. Возможна наглядная демонстрация производства ТО и его использования в различных сферах деятельности (показ видеофильмов и анимаций, проведение экскурсий).
Для демонстрации объектов техники можно вполне эффективно использовать потенциал виртуальной среды (визуализация ТО с помощью компьютерной графики, показ видеоматериалов, анимации, моделей, в том числе интерактивных). Достоинством виртуальной среды является возможность наглядной демонстрации скрытой от прямого наблюдения внутренней структуры ТО (рис. 1), процессов его функционирования. Для демонстрации научных основ работы ТО можно использовать виртуальные модели физических явлений и законов.
Рис. 1. Внутренняя структура и ход лучей в фотоаппарате
Следует отметить, что компьютерные анимации и модели представляют собой средства динамической, в целом ряде случаев интерактивной наглядности, что, безусловно, способствует более глубокому и прочному усвоению учебной информации.
Указанные средства наглядности позволяют полно и с необходимой степенью ясности донести до учащихся конкретное техническое знание.
При решении задачи систематизации и обобщения конкретных технических знаний полезно использовать инфографику (ИГ): таблицы, диаграммы и графики различных типов, качественные ИГ-визуализации (дерево, ментальные карты, формализованные структурные диаграммы, тематические карты, картограммы, стиль комикса, формализованные и неформализованные блок-схемы, иконические и символические пиктограммы и др.).
Образовательные функции инфографики трудно переоценить: иллюстративные (наглядность, расстановка необходимых акцентов средствами графики, оригинальность способов подачи информации, лаконичность визуального ряда информации и др.), когнитивные (структурирование и систематизация данных, обеспечение целостности восприятия информации, наличие задачных ситуаций, вариативность траектории изучения и др.), коммуникативные (интерактивность, управление вниманием, руководство ходом учебной работы информации и др.).
Для формирования у учащихся метатехнического знания приемы инфографики как приемы визуализации его содержания и структуры особенно важны. В частности, неформализованные блок-схемы можно использовать при разработке презентаций объектов техники по обобщенному плану (полная версия). Такая схема позволяет визуализировать систему знаний о ТО как элементе в структуре техносферы:
• технических знаний о ТО (устройство, принцип действия, правила обращения, способы применения в различных сферах деятельности и др.);
• видах технической деятельности с ТО;
• системе взаимодействий «общество-техника-природа» (экологических следствиях эксплуатации техники, влиянии на организм человека и т.д.) и др. (рис. 2-4).
Визуализация системы знаний о ТО при использовании ИГ может осуществляться как традиционным образом (рисунки, схемы и др.), так и с помощью виртуальных объектов различных медиаформатов (интерактивная графика, гипермедиа-технологии, zoom-технологии). Достоинством виртуальной среды является возможность в полном объеме и динамике представить всю систему знаний о ТО и показать взаимосвязи между элементами системы знаний. При этом уровни систематизации и обобщения знаний могут быть различными.
Современные средства визуализации позволяют учащимся, с одной стороны, увидеть абстрактную и обобщенную систему знаний о техносфере, с другой - получить конкретные представления о ее отдельных элементах (см. рис. 2-4).
Рис. 2. Визуализация системы знаний о техническом объекте как элементе в структуре техносферы (часть схемы) (20от-технология, проект студентов ПГГПУ)
Рис. 3. Визуализация системы знаний о техническом объекте как элементе в структуре техносферы (20от-технология, проект студентов ПГГПУ)
ЛИНЗЫ Пентапризма Видоискатель Зеркало
Рис. 4. Визуализация элементов устройства технического объекта и их назначения (20от-технология, ПГПУ) (неформализованная блок-схема, проект студентов ПГГПУ)
4. Принцип сознательности и активности. Сознательное усвоение знаний учащимися зависит от ряда условий: наличия мотивов учения, связанных с ними уровня и характера познавательной активности учащихся, а также применяемых учителем методов и средств обучения, общей организации учебно-воспитательного процесса. Кроме того, сознательному усвоению материала способствует ясное видение целей учебной работы.
Констатирующий педагогический эксперимент показал, что учащиеся проявляют большой интерес к изучению техники на занятиях по физике. Это позволяет вполне успешно организовывать работу учащихся по изучению конкретных объектов техники. Однако познавательная активность вскоре угаснет, если не предложить учащимся для самостоятельной работы интересные учебные задания прикладной направленности. Система заданий должна включать работу школьников с различными источниками информации, обеспечивать развитие самостоятельности учащихся. Важной характеристикой этой системы должно быть наличие в ней как заданий по работе с конкретным техническим материалом, так и заданий, ориентированных на систематизацию и обобщение технического знания, на усвоение технических понятий широкой степени общности.
При изучении технического материала необходимо сочетать пассивные, репродуктивные и активные методы обучения. Так, например, при изучении устройства, принципа действия, рецептурно-технических знаний о ТО должны применяться активные методы обучения. Пассивные и репродуктивные методы обучения чаще используются при освещении прочих составляющих системы знаний о ТО (экологические, социально-экономические следствия применения ТО, влияние техники на здоровье человека, его менталитет и др.).
Значительную роль в повышении сознательности и активности учащихся при изучении технических вопросов курса физики играет выбор формы учебной работы и формы учебного занятия. Каждая из форм обучения вносит свой вклад в формирование у учащихся как конкретных технических знаний и умений, так и метатехнического знания. Конкретное техническое знание может изучаться на занятиях практически любой формы. В формировании МТЗ особое место занимают такие формы занятий, как уроки обобщающего повторения, обобщающие семинары, обобщающие видеоэкскурсии, обобщающие Интернет-конференции и пр.
Важным условием сознательности и активности учащихся является создание педагогических ситуаций самоконтроля и самооценки уровня их технической подготовки. Это обеспечивается разработкой и использованием в учебном процессе контрольно-измерительных материалов, позволяющих учащимся оценить уровень их технического знания (конкретный и метауровни усвоения). С целью самоконтроля полезны и интересны для учащихся интерактивные мультимедиа-тесты по вопросам техники (для входного, текущего и итогового этапов обучения).
При изучении вопросов техники расширяется состав видов учебной деятельности, усложняются виды учебных заданий. По мере перехода в старшую школу обогащается и видовой состав форм занятий, поддерживающих разные виды и формы учебной работы технической направленности. Это имеет место как при изучении конкретных ТО, так и при формировании МТЗ.
5. Принципы систематичности и последовательности. Систематичность в изучении вопросов техники, с одной стороны, обеспечивается целенаправленным и запланированным с необходимой периодичностью изучением технического материала, позволяющим школьникам приобрести необходимый объем знаний о составляющих современной техносферы, с другой - связана с доведением накопленного конкретного технического знания до уровня организованной в сознании учащихся структуры (системы), со свойственными ей связями и иерархией элементов, соотношений частного (конкретного) технического знания и его обобщений разного уровня, в том числе на метауровне.
Первая задача решается за счет выбора и организации учителем одной из вариативных практик освоения вопросов техники и реализации соответствующей программы обучения (например, программы курса по выбору для основной школы или элективного курса по технике для старшей школы). Решение второй задачи основано на использовании различных способов и приемов систематизации и обобщения материала технического содержания, а именно: структурирования технического материала по разным основаниям, демонстрации структуры технического знания с применением традиционных средств визуализации системы знаний (таблицы, графы, опорные конспекты и сигналы, схемы), а также применения средств ИКТ.
Для представления структурированного учебного материала технического содержания используются следующие основания: обобщенный план изучения технического объекта, классификации объектов техники по различным признакам (функциональному назначению, областям применения, отраслям производства, направлениям НТП, типу естественнонаучной основы техники и др.), виды МТЗ, виды технической деятельности, структура техносферы, составляющие технической картины мира. Данные основания служат для
учителя ориентиром в системной организации учебного материала прикладной направленности.
Итогом реализации принципа систематичности в обучении являются сформированные у учащихся ключевые понятия МТЗ и способность видеть любой технический объект в структуре техносферы, готовность к самостоятельной систематизации и обобщению технического знания.
Содержание и последовательность изучения материала технической направленности (от простейших ТО до сложных технических систем) должны соответствовать основному курсу физики (учебные программы вариативных практик: курсы по выбору, элективные курсы и др.). Важно обеспечить органическую взаимосвязь технического материала с содержанием основного курса физики, не нарушив систему и логику его освоения учащимися.
6. Принцип связи теории с практикой. В общем случае реализация связи теории с практикой в курсе физики осуществляется в том числе и через изучение вопросов техники: физических основ работы ТО, способов и приемов их использования в соответствующих сферах деятельности.
Готовность к практической деятельности является одним из важнейших критериев качества обучения школьников. Недооценка прикладного материала в школьном курсе физики приводит к формализму в знаниях и оторванности их от жизни.
Принцип связи обучения с жизнью (теории с практикой) является общим по отношению к принципу политехнизма, который распространяется только на осуществление политехнического образования. В связи с этим обновление содержания принципа политехнизма влечет за собой соответствующее обновление принципа связи теории с практикой. Учащиеся должны не только понимать роль физики в развитии техники и уметь пользоваться отдельными ТО, но и видеть изучаемые ТО в структуре современной техносферы (место, назначение, функции ТО, влияние на природу и различные сферы жизни общества: экономическую, социальную, политическую, духовную), быть готовыми к жизнедеятельности в условиях современной высокотехнологичной техносферы. Комплексные знания о техносфере и каждом объекте в ее составе обеспечивают более высокий уровень технической культуры учащихся, результатом формирования которой являются не только частные теоретические и рецептурно-технические знания, но и глубокое понимание роли науки и человека в развитии современной техносферы, осознание возможных последствий технической деятельности социума и необходимости сохранения окружающей среды на основе внедрения природоохранных технологий, изменение менталитета и, как следствие, поведения человека в техносреде, интеллектуальная, психологическая и практическая готовность к ее воспроизводству и совершенствованию.
Как известно, реализация принципа связи теории с практикой обеспечивается не только через содержание обучения, но и через соответствующие методы обучения и формы его организации. В связи с этим является целесообразным организация различных видов деятельности (наблюдений за конкретными ТО и процессом их работы; выполнение заданий с применением ТО, а также проблемно-поисковых и исследовательских заданий с элементами изобретения и рационализации; решения задач, связанных природоохранной практикой и др.). Существенный вклад в это направление учебной работы, согласно традици-
онной дидактике, вносит разнообразие форм учебных занятий, направленных на знакомство с применением знаний по физике и технике на практике (экскурсии, лабораторные работы технической направленности, практикумы по техническому моделированию и конструированию, конкурсы технического творчества учащихся и др.). В новом контексте трактовки принципа связи теории с практикой предполагается ориентация на более широкий выбор видов учебной деятельности и форм организации учебных занятий, среди которых особое значение приобретают занятия по систематизации и обобщению технического знания, формированию у учащихся общих подходов к жизнедеятельности в окружающей техносреде.
V. Применение в обучении средств ИКТ. С целью предъявления технического знания, его систематизации и обобщения, а также организации деятельности учащихся по изучению вопросов техники может быть вполне успешно использована виртуальная образовательная среда.
Нами разработан электронный образовательный ресурс (ЭОР) «Физика современной техносферы», реализующий современные технологии предъявления, систематизации и обобщения физико-технических знаний, введения и развития понятий метатехники.
Основу создания цифрового приложения составила разработанная модель ЭОР как пополняемого комплекса интерактивных мультимедийных модулей. В каждом модуле представлено систематизированное описание конкретного технического объекта (ТО). Изложение учебного материала по каждому объекту строится на основе обобщенного плана, разработанного в соответствии с представлениями о структуре современной техносферы.
Ресурс «Физика современной техносферы» включает комплекс средств дидактической поддержки процесса формирования у учащихся в учебном процессе по физике системы технических знаний (конкретных, обобщенных, включая метауровень обобщения) и поддерживает реализацию вариативных практик политехнической подготовки школьников по предмету. Модель ресурса представлена на рис. 5.
Образовательный ресурс «Физика современной техносферы» включает более 50 дидактических модулей по изучению различных объектов техники. В состав модуля входят материалы для учителя и учащихся.
Материалы для учащихся
1. Описание ТО по обобщенному плану, реализующему концепцию формирования у учащихся ме-татехнического знания.
2. Опорный конспект (ОК) по техническому объекту.
3. Презентация ОК в форме «линейного» представления информации о техническом объекте средствами М8 РР.
4. 2оош-презентация ОК в форме структурированного «нелинейного» представления информации и визуализации системы знаний о техническом объекте.
5. Виртуальная модель технического объекта, а также виртуальные модели физических явлений и законов, лежащих в основе его работы; инструкция к работе с интерактивной моделью.
6. Задания для самостоятельной работы учащихся с материалами модуля.
7. Тест, контролирующий усвоение учащимися содержания модуля.
8. Источники информации по физике и технике.
Материалы для учителя
1. УМК занятия с учащимися средней школы по содержанию модуля.
2. Каталог медиаобъектов по технике.
3. Методические материалы по реализации принципа политехнизма в обучении физике.
Рис. 5. Модель ЭОР «Физика современной техносферы»
В ресурсе представлены основные разделы курса физики:
1) для основной школы: «Механические явления», «Тепловые явления», «Электрические явления», «Магнитные явления», «Электромагнитные колебания и волны», «Квантовые явления»;
2) для старшей школы: «Молекулярная физика и термодинамика», «Электродинамика», «Электромагнитные колебания и волны», «Квантовая физика».
В составе модулей ЭОР «Физика современной техносферы»» представлены классические технические объекты, а также объекты современной техники: СВЧ-печь, цифровой фотоаппарат, светодиод, плазменный экран, ЖК-экран, сенсорный экран, спутниковый навигатор GPS, беспроводная точка доступа WI-FI, МРТ, прибор для УЗИ, поезд на
магнитной подушке и др. Для каждого уровня образования подготовлены специальные модули «Введение» и «Итоги курса» для организации занятий обобщающего характера.
Работа с ресурсом ориентирована на достижение следующих целей:
а) знакомство с устройством и физическими основами работы объектов техники;
б) осознание их места и роли в современной техносфере;
в) систематизация и обобщение физико-технических знаний, введение понятий ме-татехники.
Применение при разработке ЭОР средств мультимедиа обеспечивает разнообразие наглядных способов представления физико-технической информации (в виде текста, иллюстрации, видеоматериалов, анимации, интерактивных моделей, в том числе моделей технических объектов и физических явлений, лежащих в основе их действия). Использование 2оош-технологии позволяет предъявить данную информацию учащимся как системно организованную визуализацию. Накопление по мере изучения отдельных ТО конкретных знаний о техносфере является основой для их систематизации и обобщения, введения ключевых понятий МТЗ и дальнейшего развития их содержания.
ЭОР «Физика современной техносферы» разработан с учетом основных требований к качеству содержания цифрового образовательного ресурса:
1) соответствие стандарту основного и полного среднего образования;
2) обеспечение различных уровней образования (основная и старшая школа);
3) качество интерфейса и рациональная система навигации;
4) разнообразие мультимедиа технологий представления учебной информации;
5) ориентация на организацию разнообразных видов учебной работы школьников, включая систематизацию и обобщение технических знаний и др.
Ресурс разработан на кафедре мультимедийной дидактики и информационных технологий обучения (науч. руководитель д-р пед. наук, профессор Е.В.Оспенникова). В его создании активное участие принимали студенты физического факультета. В содержании методических материалов ресурса описаны его назначение, технологии разработки и пополнения, а также методика использования в учебном процессе по физике.
Применение данного ресурса при обучении физике позволит практикующему учителю сделать свою профессиональную деятельность в организации занятий по вопросам прикладной физики менее трудоемкой и более эффективной.
VI. Уровневый подход к освоению МТЗ и вариативные практики обучения. Содержание вопросов прикладного характера в обучении физике может быть представлено в учебном процессе в разном объеме и с различной степенью глубины и сложности изложения. Это определяется выбором вариативной практики обучения. Каждому из вариантов обучения соответствует вполне определенный уровень политехнической подготовки учащихся.
Анализ результатов констатирующего и поискового экспериментов, представления о структуре метатехнического знания позволили выделить уровни освоения учащимися обобщенных технических знаний в учебном процессе по физике.
Первый уровень - наличие ограниченного круга преимущественно конкретных технических знаний; отсутствие обобщенных представлений о техносфере и ее компонентах.
Второй уровень - наличие более развитой системы конкретных технических знаний, базовый уровень сформированности обобщенных представлений об отдельных составляющих техносферы.
Третий уровень - наличие развитой системы конкретных технических знаний, представлений о структуре техносферы и обобщенной структуре ее отдельных составляющих.
Для третьего уровня МТЗ характерны формирование у учащихся представлений о современной технической картине мира (ТКМ) и развитие глобального технического мышления.
Отметим, что каждый из последующих уровней включает в себя результаты предыдущих. Мы полагаем, что основная часть учащихся к концу обучения в средней школе должны достичь 2-го уровня развития. Переходная фаза (2-й ^ 3-й уровни) характерна для школьников, успешно занимающихся физикой и интересующихся техникой. Третий уровень - это уровень подготовки учащихся, активно занимающихся самообразованием, посещающих элективные и факультативные курсы по технике, технические кружки и занятия системы дополнительного образования.
Как отмечалось ранее, политехническая подготовка учащихся по физике возможна в рамках реализации различных практик обучения:
1) в основном курсе физики (базовом, профильном);
2) курсах по выбору (основная школа) и элективных курсах (старшая школа);
3) внеурочной деятельности физико-технической направленности;
4) системе самообразования, базирующейся в том числе на применении дистанционных технологий обучения;
5) комбинированной практике обучения.
В настоящем исследовании мы попытались оценить возможности каждой из практик обучения физике в направлении формирования у учащихся наряду с конкретными техническими знаниями метатехнического знания как важной составляющей их технической культуры.
VII. Ориентация учебного процесса на комплексный образовательный результат (личностный, метапредметный, предметный).
Обновленный подход к изучению вопросов техники в курсе физики средней школы находит отражение в конкретных результатах обучения: общих и частных предметных, метапредметных и личностных (см. ФГОС [7; 8]). В связи с этим имеет смысл уточнить в этом контексте основные результаты политехнической подготовки учащихся по физике как следствия целенаправленного формирования у них метатехнического знания:
Частные предметные результаты : 1) знания о важнейших физических явлениях и их закономерностях, используемых в технике; 2) понимание физических основ работы наиболее распространенных видов современной техники и способов обеспечения безопасности их использования.
Общие предметные результаты : 1) осознание учащимися связи и взаимовлияния науки физики и техники; понимание того, что развитие техники возможно благодаря развитию физики как науки (физика - как ведущая научная основа техники); 2) знания об основных технических приложениях физики; 3) знания о различных аспектах взаимодействий «общество (человек) - техника - природа» и их следствий,
роли физики в их прогрессивном развитии и снижении их негативных следствий; 4) приобретение умений в решении типовых практических задач, связанных с использованием предметных и технических знаний в различных видах учебной деятельности по предмету, осознание и готовность к освоению общих моделей технического поведения и деятельности в рамках конкретного учебного предмета.
Метапредметные результаты : 1) овладение системой знаний о технике на метауровне их систематизации и обобщения - формирование метатех-нического знания (системы знаний о техносфере и закономерностях его развития); 2) приобретение обобщенных умений в решении практических задач, связанных с использованием технических знаний в различных видах деятельности; 3) развитие представлений об общих нормах и моделях технического поведения и деятельности в различных сферах социальной практики.
Личностные : 1) развитие представлений учащихся о современной технической картине мира (ТКМ) как составляющей мировоззрения учащегося; 2) формирование адекватной оценки системы взаимодействий «общество (человек) - техника -природа» с учетом возможных следствий этих взаимодействий; развитие рационального отношения к техносфере на основе понимания региональных и глобальных проблем современности, связанных с технической деятельностью общества; 3) становление ценностно-мировоззренческих, нравственных и эстетических качеств личности учащегося в контексте их отношения к окружающей биотехносреде; 4) формирование интереса к физике и технике; 5) развитие технического мышления (анализ, синтез, обобщение, абстрагирование, конкретизация и др.); 6) развитие технической культуры (технической грамотности и компетентности), готовности к соблюдению норм технического поведения и деятельности; 7) развитие мотивации к деятельности по техническому самообразованию и последующему выбору технической профессии.
Таким образом, сегодня политехническая подготовка школьников уже не связывается только с изучением научных основ техники и путей ее дальнейшего совершенствования, а выводится на метапредметный и личностный уровни. Она ориентирована на формирование у учащихся ценностных отношений к объектам техники и технической деятельности, становление у них мировоззрения, соответствующего современной стадии развития науки и практики. Ставятся задачи обучения школьников многофакторному, междисциплинарному осмыслению проблем развития современной техносреды, проектному техническому мышлению и формированию у них готовности к всесторонней критической оценке (социальной, экологической, экономической, эстетической и пр.) результатов проектировании и их внедрения в практику.
Автор выражает благодарность проф. Е.В. Оспенниковой за помощь в подготовке материалов для данной статьи.
Список литературы
1. Забавников А.Е. Техническая картина мира: Онтолого-гносеологический анализ: дис. ... канд. филос. наук: 09.00.01. - Тамбов, 2000. - 162 с.
2. Ильин И.В. Обобщенный подход к изучению технических объектов при формировании у учащихся системы метатехнического знания // Реализация национальной образовательной инициативы «Наша новая школа» в процессе обучения физике, информатике, математике: материалы Междунар. науч.-практ. конф., (Екатеринбург, 4-5 апреля 2011 г.), Ч. 1. - Екатеринбург, 2011. - с.87-89.
3. Ильин И.В. Обучение студентов педагогического вуза формированию у учащихся метатехнического знания в учебном процессе по физике [Текст] / И.В. Ильин: дис. ... канд. пед. наук: 13.00.02. - Пермь, 2013. - 195 с.
4. Ильин И.В. Формирование системы метатехнического знания как одно из направлений реализации принципа политехнизма в учебном процессе по физике [Электронный ресурс] // Вестник ПГПУ. Серия «ИКТ в образовании». - Пермь: ПГГПУ, 2011. - Вып.7. - С.15-25. - URL: http://mdito.pspu.ru/files/vestnik/7/v7_02_ilin.pdf
5. Ильин И.В., Оспенникова Е.В. Систематизация и метауровень обобщения технического знания как одно из направлений реализации принципа политехнизма в обучении физике // European Social Science Journal. - 2012. - № 3. - С. 111-118.
6. Ильин И.В., Оспенникова Е.В. Формирование системы метатехнического знания как базовой составляющей технической культуры современного школьника // Педагогическое образование в России. -2011. - № 3. - С. 208-216.
7. Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования (от 17 декабря 2010 г. № 1897). М.,2010. - 50 с.
8. Федеральный государственный образовательный стандарт среднего (полного) общего образования (от 17 мая 2012 г. № 413). М.,2010. - 45 с.
