CC BY
186
_ОБЩЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ_
УДК 372.016:53+37.0
Цатурян Армен Мишаевич
^ндидат педагогических наук, доцент кафедры физики Ванадзорского государственного педагогического института имени О. Туманяна, профессор российской академии естествознания (рАЕ), директор спецшколы с углубленным обучением математике и естественным дисциплинам, [email protected], Ванадзор, армения
опережающее обучение как один из принципов РЕАЛИЗАЦИИ обобщающего ПОВТОРЕНИя И НЕПРЕРЫВНОГО
образования в физике
аннотация. Статья посвящена краткому обзору организации опережающего обучения и определению его роли в физическом образовании. На конкретных примерах показано, как обучение с элементами опережения может оказаться предпосылкой для непрерывного физического образования и обобщающего повторения. Выделены несколько путей опережающего введения изучаемого материала, в частности, опережение по общим теориям, законам, общим методологическим принципам физики, по отдельным физическим величинам и понятиям, по математическим методам вычисления, по подготовке решения задач по изучаемой теме, имплицитное опережение. Показана роль опережающего обучения для разработки и внедрения интегрированного обучения и формирования у учащихся системного мышления.
Ключевые слова: опережающее обучение, непрерывное образование, обобщающее повторение.
Tsaturyan Armen Mishaevich
Candidate of Pedagogical Sciences, Docent of Teacher' Training Institute of Vanadzor after Hovhannes Tumanyan, principle of special school of thorough teaching of mathematics and natural sciences, [email protected], Vanadzor, Armenia
ADVANCED LEARNING IN PHYSICS AS A PRECONDITION FOR LIFELONG EDUCATION AND CONCISE REPETITION IMPLEMENTATION
Abstract. The article is devoted to the short review of the organization of advancing training and definition of its role in physical education. On concrete examples it is shown how training with elements of an advancing can appear as the precondition for continuous physical education and generalizing repetition. Some ways of advancing introduction of a studied material, in particular, an advancing according to the general theories, laws, the general methodological principles of physics, on separate physical quantities and concepts, on mathematical methods of calculation, on preparation of the solution of tasks of a studied subject, an implicit advancing are allocated. The role of advancing training for development and deployment of the integrated training and formation in the pupils' system-defined thinking is shown.
Keywords: advanced learning, lifelong education, concise repetition.
Поиск путей повышения эффективности обучения любой конкретной дисциплине не ограничивается корректировкой ее содержательного компонента. Наряду с этим существуют и другие резервы педагогического и психологического эффекта обучения. Среди них так называемое «опережающее обучение», четкого определения которого в трудах конкретных педагогов или энциклопедиях не приводится. Немотря на это, понятие «опережающее обучение» давно и прочно
вошло в педагогическую терминологию. Оно наполняется разным содержанием в зависимости от того, каким именно образом организоваш обучение.
Одной из первых в своих работах выдвинула необходимость опережения при обучении школьников С. Н. Лысенкова [4; 5]. Согласно теории С. Н. Лысенковой, основами опережающего обучения являются с одной стороны комментируемое управление, как возможность налаживания обратной связи
учитель-ученик, экономии времени на уроке, воспитание самостоятельности, внимание, умение сосредотачиваться, с другой стороны - опоры и опорные схемы, позволяющие включить каждого ученика в активную деятельность на всех уроках, довести представления по изучаемой теме до формирования понятий, устойчивых навыков.
Педагоги, способные видеть перспективу и конечный результат обучения, для уменьшения объективной трудности некоторых вопросов программы небольшие фрагменты новой темы вводят в процесс обучения с опережением. Методика педагога - новатора С.Н. Лысенковой называется перспективно-опережающим обучением. В этом контексте нам представляется, что опережающее обучение создает предпосылки для осуществления внутридисциплинарных и междисциплинарных связей при изучении последующих тем.
В методике обучения физике опережающее обучение также находит свое место и рассматривается как результат организованного соответствующим образом обучения. Линейно-ступенчатая организация курса физики, предполагающая неоднократное возвращение к одним и тем же понятиям от класса к классу, определяет целесообразность пропедевтического ознакомления с основами некоторых разделов, систематическое изучение которых предстоит в будущем. Каждая школьная дисциплина имеет свои особенности реализации опережающего обучения, но при всем их разнообразии содержательным компонентом являются общие идеи, понятия, связи, характеристики, теории, принципы конкретной дисциплины. Несмотря на это, в отдельных случаях содержание этого материала выходит за пределы этой дисциплины и имеет междисциплинарный характер. Типичным примером этого является понятие скорости. В зависимости от возрастных особенностей учащихся есть необходимость на разных ступенях обучения физике представить понятие скорости не только в узком смысле, но и в широком, так как в разных разделах физики и других дисциплин (химия, математика, биология и т.д.) учащиеся часто сталкиваются с этим понятием. Если в кинематике скорость движения характеризует изменение перемещения в течение времени, то в широком смысле можно говорить о скорости любой изменяющейся
величины во времени, которая определяется как отношение изменения этой величины ко времени. Целесообразно привести наглядные примеры: изменение высоты дерева или растений в течение времени, изменение температуры воды при нагревании и т.д. Такой подход при обучении скорости движения, как показывает опыт, оказывается очень полезным для изучения многих понятий, величин и характеристик в последую-
щем, таких как сила тока
г Аа 1
I = —- I, угловая
А? I
скорость
мощность
а =
Аф А?
,ускорение
а = -
А?
* = АА
А?
электродвижущая
сила индукции
Аф
Е =--- I и т.д. С дру-
. ' А? ) гой стороны, последовательное развитие понятия скорости создает хорошую предпосылку для введения понятия производной в математике. С точки зрения непрерывного физического образования введение понятия скорости в широком смысле позволяет не только вводить в дальнейшем другие характеристики, изменяющиеся во времени, но и легче усвоить понятие градиента, то есть изменение скалярных характеристик не во времени, а по другим параметрам, например, по определенному направлению. Например, в формуле для вектора напряженности электрического поля пишется дифференциальное уравнение: Е = -gradф, где потенциал электрического поля изменяется по направлениям (Е = } + у + дФ. к ^ ^ 1,дг ду д
При изучении относительности механического движения учащиеся на конкретных примерах убеждаются, что такие кинематические параметры, как траектория движения, путь, координата, перемещение, скорость, могут быть изменены при переходе от одной системы отсчета к другой. Так как в дальнейшем они будут сталкиваться с относительными величинами, такими как потенциальная энергия взаимодействия тел, потенциал электрического поля, относительный коэффициент преломления, относительная молекулярная масса, относительная влажность и т.д.,
то целесообразно представить идею относительности в широком смысле, при этом отмечая, что все величины, зависящие от выбора системы отсчета, в которой производится их изменение, называют относительными.
В школьном курсе физики существует много понятий и величин, которые учащимся встречаются в разных разделах. Для достижения опережающего эффекта при обучении очень полезным оказывается изначально, при первом же знакомстве с понятиями и величинами, наряду с конкретными их проявлениями, представить их в широком смысле.
Такими понятиями и величинами являются, например: физическая работа, мощность, коэффициент полезного действия (КПД), энергия, импульс, вольт-амперная характеристика электрических цепей, обратимость и необратимость явлений и процессов, устойчивые и неустойчивые равновесия систем, суперпозиция характеристик движений и полей и т.д. Наряду с этим существуют и вопросы методологического характера, которые определяют способы подходов к решению различных задач. Например, способность провести физическое и математическое моделирование физических тел, явлений и процессов, определение границ применимости этих моделей, умение оценивать отбрасываемые величины и т.д. Физика выступает как единая стройная наука, если в ее основе лежит система методологических принципов. Через систему методологических принципов, задающих определенные требования к теоретическому знанию, реализуется как генезис теории, так и критерии выбора среди конкурирующих концепций [3, с. 30]. Как показывает опыт работы, уже в средней школе можно строить обучение на основе последовательного использования общих методологических принципов физики, таких как относительность, симметрия, толерантность, суперпозиция и т.д. Именно умение владеть такими качественными методами характеризует наивысший уровень понимания, при котором удается находить ответы на вопросы относительно тех явлений и процессов, для которых нам неизвестны описывающие их конкретные законы [Там же. С. 11].
В работе [Там же] на примере конкретных задач показаны принципиальные возможности обучения в школьном курсе физики с использованием качественных методов ис-
следования физических явлений и процессов, в том числе, общих методологических принципов физики. Научиться правильному применению общих методологических принципов физики не так просто. Здесь уже требуется тщательная работа преподавателя, так как невозможно на одном-двух примерах понять сущность этих принципов.
Опережения в обучении можно достичь не только в рамках программного материала конкретной дисциплины, но и в методике обучения, где акцент делается не на рассмотрение содержательных элементов, а на способах реализации дидактических задач. Примером такого неявно существующего опережения является подготовка учащихся к обучению решению задач при изучении теоретического материала.
Большим опережающим эффектом может оказаться подготовка учащихся к решению задач еще при изучении теоретического материала. Во многих случаях учащиеся затрудняются применять свои теоретические знания при решении задач, несмотря на то, что они воспроизводят соответствующий теоретический материал. Для устранения таких трудностей, как показывает опыт работы, очень полезным оказывается при изучении теоретического материала подготовить учащихся к решению задач по соответствующей теме. На практике это означает на конкретных примерах указать учащимся место и способы применения изучаемого теоретического материала (закона, теоремы, принципа, формулы и т.д.) в встречающихся задачах. В работе [9], анализируя современные методические подходы к обучению решению физических задач, показано, что продуктивность обучения решению физических задач в средней школе можно повысить, если рассматривать его в контексте обучения теоретическому материалу. При таком подходе еще более повышается практическая направленность обучения.
Рассмотрим роль опережающего обучения в системе образования с точки зрения его функциональной значимости.
Материал, в рамках которого осуществляется опережение в обучении, естественно, по своему характеру имеет широкий спектр и применение. Это означает, что этот материал может являться предпосылкой для организации непрерывного образования и проведения обобщающего повторения, так
как оба они основываются на фундаментальных идеях и понятиях физики. Например, в разных разделах физики учащиеся изучают частные проявления закона сохранения и превращения энергии (закон сохранения механической энергии, первое начало термодинамики, формула Эйнштейна для фотоэффекта и т.д.), и при изучении каждого необходимо акцентировать тот факт, что они являются частными случаями одного из фундаментальных законов природы, который пригоден на всех уровнях физического образования, является надежной основой при любых рассматриваемых явлениях и процессах и материалом для обобщающего повторения. Можно утверждать, что опережающее обучение физике является предпосылкой для непрерывного физического образования и обобщающего повторения, и от его организации зависит эффективность последних, так как по существу оно является фундаментом, на котором основывается развивающее обучение, и в корне имеет элементы содержательного обобщения.
Систематическое и эффективно организованное опережающее обучение может оказаться предпосылкой для непрерывного физического образования, так как принцип опережающего обучения позволяет учителю заблаговременно создать «мост» между темами таким образом, чтобы в процессе изучения предшествующей темы и дальнейшем захватить «плацдарм» темы последующей. Такими обобщенными идеями, которые пригодны для любого уровня обучения, являются фундаментальные законы физики, общие методологические принципы физики, а также разные общие идеи и понятия, такие как сила, поле, однородность, плотность и т.д. В учебном процессе такое опережение дает возможность преподавателям-предметникам излагать свой предмет как реальную проблему, обеспечивает широкие возможности для разработки и внедрения интегрированного обучения и, самое главное, формирует у учащихся системное мышление. В работах [6; 7; 8] показано, что именно на основе интегрированных идей необходимо организовать обобщающее повторение курса физики. А значимость повторения как учебно-обобщающей модели науки возрастает в образовательной политике некоторых стран, в частности, в Армении, где
все второе полугодие 12-ого класса предусмотрено для повторения выпускных экзаменационных дисциплин. В настоящее время не разработаны учебно-методические системы организации обобщающего повторения по отдельным дисциплинам. Первые шаги на этом пути сделаны только по физике [10]. В этом учебно-методическом пособии по организации повторения школьного курса физики повторение рассматривается как обобщающая модель обучения физике. В нем школьный курс физики представлен стержневыми идеями и понятиями. При этом особое место при повторении занимает применение знаний учащихся в форме решения тестовых упражнений и задач.
При обучении физике материалом для опережения могут быть не только физические соображения, но и математические, так как во многих случаях отдельные универсальные математические методы вычисления собственно и являются математическими моделями рассматриваемых явлений. Особенно для опережения пригоден универсальный математический аппарат. В процессе преподавания физики универсальность математического аппарата имеет огромное значение, так как дает возможность рассматривать физическую ситуацию в целом, осуществлять общий подход к объяснению и обосновывать единство физических законов. Во многих действующих учебниках по физике, между тем, математические формулы и разъяснения часто даются без должного учета универсальности математического аппарата. Универсальный математический вид всех законов механики, за исключением закона сохранения энергии, - это векторный вид уравнений, выражающих эти законы. Именно такой вид уравнений механики, как и постоянная опора на геометрические свойства пространства и времени, характерны для учебных и методических пособий, написанных в русле современных тенденций обучения физике [1]. Однако подобный подход реализуется отнюдь не во всех действующих учебниках и учебных пособиях. В учебнике [2] механика изложена на векторной основе и связь с этим учебником отделена параграфом "Действие с векторами" [Там же. С. 21], в котором изложены основные действия, связанные с векторными величинами (сочетание, сумма, проектирование, скалярная
и векторная производная векторов и т.д.) По существу, в рамках учебника осуществлено опережающее обучение, которое, как показывает опыт, полностью оправдано.
Отметим еще один математический метод вычисления, который широко применяется при обучении физике и имеет универсальный характер. При изучении прямолинейного равномерного движения, когда строится график и = u(t), обращают внимание на то обстоятельство, что полученный прямоугольник, находящийся под графиком, численно равен пути движения тела. Далее это подтверждение распространяется на характер любого движения. В дальнейшем учащиеся нередко сталкиваются с вычислением разных физических величин, которые определяются как производное двух других взаимосвязанных величин. Известно, что тогда расчет величины этой физической характеристики приводит к применению интеграла. Например: импульс тела p = I F(t)dt, работа F = I F(s)dS, заряд q = J Idt и т.д. В подобных случаях можно применять тот универсальный метод, который мы принимали при расчете пути движения. Тогда интеграл, который необходимо вычислить, численно равен площади той фигуры, которая находится под графиком, определяющим соответственно зависимость F(t), F(S), I(t). Поэтому с целью опережения в последующем целесообразно при первой же возможности ознакомить учащихся с вышерассмотренным математическим методом вычисления величин.
Можно выделить несколько путей опережающего введения изучаемого материала.
1. Опережение по общим теориям, законам, общим методологическим принципам физики, закономерностям и фундаментальным идеям физики.
2. Опережение по отдельным физическим величинам, понятиям.
3. Опережение по математическим методам вычисления.
4. Имплицитное (неявное) опережение, заложенное не в программе, а в методике обучения.
5. Опережение по подготовке решения задач по изучаемой теме.
По существу, опережающее обучение -осознанный, управляемый, целенаправленный процесс мыследеятельности, который осуществляется с целью формирования у учащихся навыков мыследеятельности и раз-
вития воображения, которые выполняются по специально разработанным алгоритмам. Оно является универсальным подходом обучения в системе образования. Опережающее обучение обеспечивает широкие возможности для разработки и внедрения интегрированного обучения и, самое главное, формирует у учащихся системное мышление.
Итак, опережающее обучение физике не только решает важные дидактические вопросы, но и выступает как один из принципов реализации обобщающего повторения и непрерывного образования в физике.
Библиографический список
1. Бутиков Е. И, Кондратьев А. С. Физика. - Книга 1: Механика. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. - 352 С.
2. Казарян Э. М., Киракосян А., Меликян Г. и др. Физика-10: учебник для общего и естествен-номатематических потоков 10-го класса старшей школы. - Ереван.: Эдит Принт, 2010. - 272 с.
3. Кондратьев А. С., Прияткин Н. А. Современные технологии обучения физике: учебное пособие. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2006. - 342 с.
4. Лысенкова С. Н. Когда легко учиться // Педагогический поиск. - 3-е изд. М.: Педагогика, 1989. - С. 59-100.
5. Лысенкова С. Н. Методом опережающего обучения: книга для учителя: из опыта работы / С. Н. Лысенкова. - М.: Просвещение, 1988. - 192 с.
6. Цатурян А. М. Повторение курса физики как обобщающая модель обучения физике. Известия РГПУ им. А.И. Герцена. Методика преподавания естественнонаучных дисциплин. - СПб.: РГПУ им. Герцена, 2011, - № 141. - С. 141-148.
7. Цатурян А. М. Повышение качества знаний путем усиления методологической направленности при повторении курса физики в средней школе // Сибирский педагогический журнал. Научное периодическое издание. - Новосибирск: 2011, -№ 7. - С. 172-180.
8. Цатурян А. М. Применение математических знаний учащихся при решении физических задач в процессе завершающего повторения учебного материала // Сибирский педагогический журнал. Научное периодическое издание. - Новосибирск: 2012, - №3 - С. 231-236.
9. Цатурян А. М., Туманян М. Г. Пути повышения эффективности обучения решению физических задач в средней школе. Материалы международной научной конференции, посвященной 40-летию основания Ванадзорского государственного педагогического института. - Ереван: Право, 2009. - С. 51-55.
10. Цатурян А. М. Физика-12. Учебно-методическое пособие по организации повторения школьного курса физики (для учеников 12-ого класса старшей школы с углубленным обучением естествознанию и математике и общего потока). -Ванадзор: СИМ, 2012. - 194 с.
