Никитина Галина Анатольевна.
Проблемы использования интегрированных курсов физики в средней школе.
13.00.02 - теория и методика обучения физике.
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук.
Санкт-Петербург 1998 год.
Работа выполнена на кафедре методики обучения физике Российского государственного педагогического университета имени А. И. Герцена.
Общая характеристика работы.
Характерными чертами развития средней школы на современном этапе являются гуманизация и демократизация. Эти тенденции отражают потребности общества в образованных гражданах, в признании права каждого человека выбирать тот путь и уровень образования, который позволяет ему максимально полно раскрыть и реализовать способности. Проявление этих тенденций в изменении содержания образования выражается в гуманитаризации, специализации, дифференциации, вариативности обучения. Эти процессы способствуют отбору нового содержания образования, предполагающего формирование целостного взгляда на мир, позволяющего решать возникающие проблемы комплексно, учитывая их различные проявления и характеристики.
Интеграция российской школы в единое мировое образовательное пространство, по нашему мнению, невозможна без разработки нового содержания образования. Мы считаем, что вариативность обучения может быть достигнута сочетанием преподавания в средней школе интегрированных курсов и дифференцированных предметов.
Программы дифференцированных, так называемых линейных курсов разработаны, но рассчитаны как на специализированное обучение, так и на ознакомление с предметом. Выбор программ интегрированных курсов крайне ограничен, да и сами они являются предметом жарких споров ученых, педагогов-практиков , методистов, администраторов.
Существует мнение, что прежнее деление естественных наук на отдельные дисциплины - физика, астрономия, химия, биология - устарело, ибо в рамках них возникло много новых наук. Сторонники такого мнения считают целесообразным объединить прежде изолированные друг от друга учебные предметы в единый курс. При решении этой проблемы они ссылаются на опыт зарубежной школы, где к настоящему времени интегрированные курсы занимают прочное место в учебных программах.
С нашей точки зрения, введение интегрированного преподавания физики в учебные планы опреде-
ленных школ способствовало бы разрешению некоторых противоречий:
- между тенденцией специализации обучения и необходимостью широкого оОщего образования;
- между содержанием образования, отраженным в современных учебниках и программах, и комплексными проблемами, характеризующими развитие современного этапа цивилизации;
между осознаваемой учителями-практиками необходимостью расширения интегрированного обучения и отсутствием дидактической концепции такового.
Вместе с тем, мы считаем, что все естественные науки, и физика в первую очередь, должны преподаваться отдельными предметами, так как все науки имеют свой особый методологический фундамент и свои специальные методы исследования природы, свою терминологию и логику. Полностью интегрировать их неверно, от этого пострадает мировоззрение и значительно сузится научный кругозор учеников. Их представления о мире будут хаотичны, размыты, несистемны.
Но проблема интегративного преподавания существует и обостряется в последние годы. Причин этому несколько, но наиболее существенными, на наш взгляд, являются следующие:
- Диверсификация системы образования позволяет учить детей с различными способностями и склонностями поразному, учитывать их психологические и интеллектуальные особенности, реагировать на социальный запрос.
Стабильная тенденция последних лет на уменьшение часов инвариантной части федерального учебного плана проводит к необходимости интегрировать некоторые дисциплины, чтобы избежать перегрузки учащихся и выделить необходимое число часов на профильные предметы.
Все вышеизложенное обуславливает актуальность проблемы использования интегрированных курсов физики в современной школе.
ОБЪЕКТОМ ИССЛЕДОВАНИЯ является процесс изучения предметов естественно-научного цикла в общеобразовательных средних школах.
ПРЕДМЕТОМ ИССЛЕДОВАНИЯ является содержание, способы и технологии интегрирования физики и
предметов естественно-научного цикла в образовательных учреждениях различного вида.
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ - анализ, разработка и теоретическое обоснование возможностей интегрирования знаний учащихся по физике и предметам естественно-научного цикла для школ разного вида.
ГИПОТЕЗА ИССЛЕДОВАНИЯ - использование программы интегрированного курса физики и предметов естественнонаучного цикла возможно и будет способствовать достижению высокого уровня образованности если:
-выбор содержания интегрированной программы проведен с соблюдением принципов целостности, непрерывности, научности и доступности, а также в соответствии с целями образовательного учреждения конкретного типа и вида;
-определена соответствующая целям школы и особенностям учащихся основа интеграции;
-степень интеграции соответствует возможностям школы и образовательному запросу учащихся и их родителей;
-определены формы организации изучения интегрированной программы ,адекватные ее содержанию и познавательным особенностям учащихся данного образовательного учреждения;
-разработан научно-методический комплекс для эффективного преподавания интегрированной программы, содержащий соответствующие программы, учебники, дидактические пособия.
Цель, предмет и гипотеза обусловили задачи исследования.
ЗАДАЧИ нашего исследования:
1. Изучить психолого-педагогическую литературу по теме исследования .
1.1. Определить понятие "Интеграция знаний".
1.2. Изучить интегративные тенденции в формировании содержания образования.
1.3.Изучить имеющиеся программы интегрированных курсов, включающих физику, в отечественной школе на основе анализа новых учебных изданий .
1.4. Изучить опыт зарубежной школы в преподавании интегрированных курсов.
2.Предложить авторскую концепцию использования интегрированных курсов физики и предметов естественнонаучного цикла:
2.1. в гуманитарных школах (классах);
2.2. в школах (классах)для детей с проблемами умственного развития;
2.3. в школах (классах) с углубленным изучением иностранных языков;
2.4. в общеобразовательных школах (классах).
3. Выяснить отношение педагогической общественности к проблеме интеграции физики и предметов естественно-научного цикла.
4.Разработать и апробировать программы интегрированного курса физики для школ гуманитарного, коррекциоиного и общеобразовательного профиля,
5.Выяснить возможность преподавания интегрированного курса физики в школе для детей с проблемами умственного развития.
6. Выяснить влияние интегрированного преподавания физики в общеобразовательных и гуманитарных школах на уровень образованности учащихся.
Методологической основой исследования являются:
-философская концепция о ведущей роли деятельности в развитии реОенка;
-положение о системном и целостном подходе к педагогическим явлениям;
-психологические теории о взаимном процессе образования и развития.
-теории активизации учебно-познавательной деятельности (Г. И. Щукина); межпредметных связей (В. Н. Максимова, И. Д. Зверев, Т. К, Александрова, Н. В. Груздева и др.) .
Эмпирической базой исследования является анализ опыта отечественных и зарубежных педагогов по проблеме интеграции в обучении, опытно-экспериментальная работа учреждений Санкт-Петербурга, собственный административный и учительский опыт. Логика и этапы исследования, проведенного в 1993-1998 годах:
1,Поисковый этап ( 1993-1995 г.г.) а)изучение педагогического опыта преподавания физики в школах разного профиля; поиск и изучение опыта интегрированного преподавания физики; анализ педагогической и методической литературы по теме исследования.
О)выявление отношения педагогов к проблеме интеграции физики и предметов естественно- научного цикла через анкетирование, интервьюирование, наблюдение.
в)Разработка исходной гипотезы, определение и обоснование стратегии исследования, его цели и задач.
2. Констатирующий этап ( 1995-1996)
а)интерпретация основных теоретических посылок, концептуального и рабочего понятийного аппарата исследования с помощью контент-анализа.
б)первичная апробация предложенных практических рекомендаций, оценка их эффективности. 3.Преобразующий этап (1996-1998 г.г.)
а)внесение необходимых корректив, разработка программ интегрированного преподавания физики в школах разного профиля и повторная апробация методических рекомендаций.
б)экспериментальная проверка гипотетических предположений.
4.Завершавший этап ( 1998 г.)
а)оценка результативности проведенного педагогического эксперимента и предложенных методических рекомендаций.
б)подведение итогов и описание педагогического исследования.
Основными методами исследования были: теоретический анализ, контент-анализ, анкетирование, интервьюирование учителей и учащихся, мониторинг знаний, умений и навыков учащихся ( анализ контрольных, самостоятельных и лабораторных работ, устных ответов на уроках, рефератов, сочинений и творческих заданий по физике), моделирование, анализ интегрированных уроков коллег, наблюдение.
Научная новизна и теоретическая значимость исследования:
-определены возможности использования интегрированного преподавания физики в школах различных видов: гуманитарной, "языковой", вспомогательной, общеобразовательной.
-предложена методика построения программ интегрированного преподавании физики с учетом специфики конкретного образовательного учреждения.
- в отличии от имеющихся методических работок по интеграции предметов естественно-научного цикла, в которых предлагается использовать интегри-
рованные курсы как альтернативу линейным (без учета дифференциации школ и классов), в данной работе обоснован вариант сочетания линейных и интегрированных курсов в общеобразовательной школе и интегрированное изучение физики в гуманитарных и коррекционных школах.
Практическая значимость исследования заключается в том, что:
-предложены конкретные программы интегрированного преподавания физики и предметов естественно-научного цикла в различных школах;
-обоснованы методические рекомендации по реализации интегрированных курсов в различных учреждениях с учетов специфики учебной деятельности учащихся.
-результаты эксперимента внедрены в практику ряда учреждений.
Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечивается последовательной реализацией методологической основы исследования; логически непротиворечивым теоретическим анализом проблемы; целенаправленным использованием системы взаимодополняющих методов педагогического исследования; опытно-экспериментальной работой, направленной на решение исследовательских задач.
Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялась через публикацию статей и тезисов, публичные выступления на семинарах и конференциях б РГПУ им. Герцена и УПМ Санкт-Петербурга, на методических объединениях учителей физики и методических семинарах завучей по опытно-экспериментальной работе Петродворцового района Санкт-Петербурга, организацию собственной опытно-экспериментальной работы.
ПОЛОЖЕНИЯ, выносимые на защиту.
1. В современной базовой школе физика должна изучаться как самостоятельный предмет; интегрирование физики и предметов естественно-научного цикла , основанное на возрастающей роли интеграционных процессов в науке, может осуществляться только в определенных условиях специализированных школ (классов) отдельных видов (гуманитарных, коррекционных).В общеобразовательных школах возможно использование интегрированных факультативных курсов физики и предметов естественно-
научного цикла, которые позволят сохранить мировоззренческую ценность физического образования и решить специфические образовательные задачи конкретного образовательного учреждения.
2. Программы интегрированного преподавания физики должны строиться не путем стихийного суммирования знаний из разных наук, а на основе конкретных идей. Такими идеями могут быть:
-методическая и культурологическая идеи или их синтез в гуманитарных школах;
-идея социализации и последующей интеграции в нормальное общество детей с проблемами умственного развития во вспомогательных школах,
-идеи генерализации знаний и экологического императива на факультативных занятиях в общеобразовательной школе.
3. Реализация этих идей может быть обеспечена :
-конструированием вариативньгх интегрированных оболочек инвариантного ядра, отражающих познавательные возможности и интересы учащихся;
-выбором основы интеграции и системообразую-щего стержня в соответствии с поставленными задачами интегративного преподавания.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и приложения. Общий объем текста 225 страниц, список литературы содержит 131 наименований. Работа иллюстрирована графиками (их 1), таблицами (их 10) , рисунками (их 3], диаграммами (их 11).
Краткое содержание и основные выводы работы.
Первая глава "Психопого-педагогические аспекты проблемы" посвящена рассмотрению проблем интеграции в науке, в образовании, в разработке содержания образования физики. В ходе исследования проанализирован опыт зарубежной и российской школы по интегрированному преподаванию физики и предметов естественно-научного цикла, рассмотрены программы и учебники , содержащие интегрированные знания. Использованный в работе контент-анализ как исследовательский метод позволил установить рабочее определение феномена интеграции на основе
10
анализа содержания текстов, заключающих в себе определения, данные феномену различными авторами и определить значение использования интеграции в обучении.
Проделав всю необходимую последовательность операций, мы получили следующее определение понятия "Интеграция знаний":
Интеграция знаний - это процесс установления целостности и взаимодействия ранее автономных элементов знания с помощью общих идей и теорий, обусловленный единством материального мира, комплексным характером современных проблем и изучением общих объектов, сопровождающийся созданием унифицированного языка и синтезированием методов исследования. Этот процесс приводит к повышению эффективности процесса познания, появлению новых форм и методов приобретения знаний, к количественным и качественным изменениям в исходных элементах.
Анализ имеющихся интегрированных программ и учебников позволил подытожить имеющиеся в педагогической литературе мнение о значении интегрирования учебных предметов:
-развитие отечественной школы доказало положительный опыт интеграции содержания образования.
-содержание образования в зарубежной школе строится с учетом тенденции интеграции и, в то же время, дифференциации научного знания. Этому способствует введение интегрированных и специальных курсов.
-в настоящее время имеются все необходимые предпосылки для разработки интегрированных курсов в средних образовательных учреждениях различных типов и видов и методики их преподавания.
-имеющиеся отечественные разработки по интегрированному преподаванию естественно-научных дисциплин в основном касаются начального и основного образования, а также внеурочной деятельности.
-внедрение интегрированного преподавания, по мнению большинства ученых и практиков, будет способствовать достижению учащимися высокого уровня образованности и социальной зрелости, повысит мотивацию учения и разовьет творческие способности учеников, ускорит процесс формирования естественно-научного мировоззрения, а также поможет избежать перегрузок:.
Во второй главе диссертации "Методика преподавания интегрированных курсов физики и предметов естественно-научного цикла" исследована технология построения интегрированных программ с учетом задач конкретного образовательного учреждения.
Анализ особенностей интегративного преподавания физики в гуманитарных классах, во вспомогательной школе и проблемы сочетания линейных курсов физики и факультативных интегрированных курсов в общеобразовательных школах показал:
- вопросы методики интегрированного преподавания неодходимо рассматривать с учетом возрастных, психологических особенностей учеников, с учетом проблем социализации детей.
- осуществлять интеграцию надо не как простое суммирование знаний из различных областей, а определив для каждого вида образовательного учреждения основы интеграции и объединяющие идеи. Основа интеграции, определенная для конкретного образовательного учреждения, будет служить ориентиром при отборе содержания интегрированного курса и определения формы его реализации, а механизмом интеграции будет определенная для этой школы идея.
Экспериментально дыли выделены наиболее возможные идеи для построения интегрированного курса физики в школах разного профиля: для гуманитарной школы - культурологическая идея и идея экологического императива; для вспомогательной школы - идея социализации личности "проблемного" ребенка и его интеграция в современное общество; для общеобразовательной школы возможны варианты интегрированного факультативного курса.
Наше исследование убедительно показало, что в физико-математических и общеобразовательных школах интеграция физики не должна рассматриваться как альтернатива линейным курсам физики; необходимо сочетать линейное преподавание по основной программе и интегрированное преподавание на факультативных занятиях, так как использование интегрированного преподавания значительно повышает уровень образованности выпускников, позволяет формировать их научное мировоззрение, расширяет их кругозор, развивает творческие способности.
Предложенные во второй главе программы интегрированного преподавания физики и методика их
12
реализации построены с учетом результатов анкетирования педагогов и личной позиции автора.
Мы предлагаем в гуманитарной школе при отборе учебного материала ядро программы формировать на основе методической идеи, вэриативную оболочку на основе идей экологического императива или культурологической.
Как показало наше исследование, обучение гуманитариев должно осуществляться по специальным программам и методикам.
Нам представляется важным сформировать у учащихся-гуманитариев представление о динамической структуре физических знаний и науки в целом. На наш взгляд, полезно показать пути становления науки, причины и побудительные мотивы ее развития, обсудить источники знаний, процесс выдвижения гипотез и способов их проверки, проблему соотношения между теорией и экспериментом, относительные и абсолютные компоненты знания и т. д.
Использование гуманитарного потенциала физики, интернациональный характер физики как науки, значение физических открытий для развития человеческой мысли, философии, истории, мировоззрения могут быть основанием построения интегрированного курса физики в этих школах.Как наиболее соответствующие реальным возможностям, мы выделили для создания интегрированных программ идеи экологического императива и культурологическую.
Овладение интегрированным содержанием образования предполагает включение учащихся в учебно-познавательную деятельность, основой для которой является межпредметная деятельность.
Мы выяснили, что при организации обучения по интегрированным программам возникает потребность в комплексных формах, связанных с коллективным решением предлагаемых комплексных задач в сочетании с индивидуальными заданиями, и предложили такие формы.
Наше исследование показало, что использование интегрированных курсов в гуманитарных классах позволит одновременно решить проблемы перегрузки учеников, увеличения количества часов на гуманитарные предметы, и проблемы, связанные с психолого-педагогическими особенностями "гуманитариев", даст возможность им достигнуть уровня общекультурной и методологической компетентности.
13
На всех этапах развития теории и практики обучения детей с нарушениями развития российские ученые и педагоги ставили задачу: определить способы и средства компенсации дефекта и "реабилитации" лиц с нарушениями, введения их в общество, оказание им помощи в реализации их возможностей и способностей.
Выпускник девятого класса вспомогательной школы получает свидетельство, которое часто не позволяет ему продолжить обучение по выбранной специальности в профессиональном училище даже при наличии однозначно положительной динамики реабилитации. Он имеет возможность выбора среди очень малого количества специализированных ПУ.
Введение интегрированного курса основ физики и химии в специальных школах особенно важно, так как эти дети имеют ограниченные социальные связи с окружающим миром, низкую самостоятельность, потребность в помощи. Основным принципом отбора содержания такого курса должен быть принцип утилитаризма .
Неестественно, что ученик такой школы не знает даже основ электричества и магнетизма, строения атома и возможностей использования атомной энергии, простых механизмов и простейших двигателей. Чрезвычайно высокий уровень доверчивости этих детей к взрослым требует вооружить их знанием и объяснением "таинственных" явлений природы (молния и гром, полярное сияние, мираж, свечение в темноте концов металлических предметов, изменение окраски или свойств веществ, затмение Солнца и Луны, цунами и смерчи).
Таким образом введение интегрированного преподавания основ наук в старших классах вспомогательной школы позволит лучше решать задачу их развития и социализации.
Говоря о социализации учеников общеобразовательной школы надо помнить, что на рубеже 20-21 веков современный труд требует не только специальных знаний, но и широкого кругозора, умения самостоятельно решать возникающие проблемы, знания действительности как целостной внутренне гармоничной системы, сформированного научного представления о картине мира. Условием социализации
14
личности выступает общекультурная компетентность. Исходя из того, что культура - явленно комплексное и предполагает системное, а не фрагментарное ее освоение, необходим ряд мер по устранению недостатков, свойственных предметному преподаванию учебных дисциплин.
При традиционном предметном преподавании прежде всего обращается внимание на усвоение фундаментальных физических понятий и идей, но не всегда подчеркивается их мировоззренческая сущность и взаимосвязь.
Поскольку научная картина мира представляет собой целостность и является результатом процесса интеграции научных знаний, мы предлагаем синтезировать совокупность основных идей, составляющих современную научную картину мира, в едином факультативном курсе наук естественного цикла. Это обеспечит единство аналитического и синтетического рассмотрения действительности, компенсирует недостатки действующей предметной структуры.
Особенно ценным в факультативных интегрированных курсах является предоставленная учащимся возможность осмысления некоторого ранее изученного материала с принципиально новых позиций. Так, например, учащиеся начинают воспринимать законы сохранения, изученные ранее в частных проявлениях, как законы мироздания, а вопросы корпускуляр-но - волнового дуализма приобретают для них философский смысл.
Таким образом, интегрированные факультативные курсы физики позволят выпускникам общеобразовательных школ достигнуть уровня общекультурной компетентности.
В третьей главе представлены результаты экспериментальной работы.
Интегрированное преподавание осуществлялось в 5-ти школах, в 9-ти классах, охват учащихся - 23Ь человек. Общий охват учеников с учетом контрольных замеров - 18 классов, 457 человек.
Анкетирование педагогов проводилось дважды, охват составил 410 респондентов в начале эксперимента и 408 в конце. Подробный анализ результатов этих опросов позволил выделить возможные основы интеграции физики и определил организацию констатирующего и преобразующего эксперимента.
15
При проведении эксперимента в школе для детей с проблемами умственного развития основным при проверке был вопрос доступности и реальности интегрированного обучения основам физики, химии и биологии. Результаты оценивались по итоговой письменной работе и показали,что учащиеся заинтересованно изучают предложенной материал, усваива-йт его (категории неполного знания соответствуют 67-89 % ответов).
В школе с углубленным изучением иностронных языков и в общеобразовательной осуществлялось преподавание интегрированного факультатива. Результативность оценивалась по контрольному диктанту и убедительно показала, что введение интегрированного факультатива способствует формированию единой картины мира, повышает уровень знаний учащихся.
В гуманитарных классах осуществлялось преподавание по интегрированным программам. Результативность оценивалась по 3-м показателям: контрольному диктанту, игре-соревниванию и анкетированию выпускников. Все три показателя свидетельствуют о высоком уровне образованности выпускников, о более высоких результатах, чем при реализации стихийно скорректированных программ.
Эксперимент, проведенный в общеобразовательной, вспомогательной и "гуманитарной" школе подтвердил целесообразность внедрения в школьную практику интегрированных курсов физики и предметов естественно-научного цикла, а также положительное влияние этих интегрированных курсов на уровень образованности учащихся.
Основные выводы.
На основании проведенного теоретического исследования и результатов педагогического эксперимента можно сделать следующие выводы:
1.В ходе исследования доказана актуальность проблемы использования интегрированных курсов физики в средней школе, определены возможности использования интегрированного преподавания физики в школах различных видов.
2.Выполненное исследование имеет теоретико-экспериментальный характер. В нем обоснована методика организации обучения физике в условиях де-
16
мократизации, специализации и стандартизации среднего образования, обоснован и экспериментально доказан один из путей решения основной задачи современной школы - создание условий для развития личности ученика с учетом современных требований к уровням образованности.
3.Определены теоретико-методические предпосылки использования в средней школе интегрированных курсов физики, показаны возможные основы и механизмы создания интегрированных курсов, определены возможные сочетания предметов для осуществления интеграции.
4.Разработанные в диссертации основы технологии построения интегрированных программ физики позволяют:
-осуществить осознанный отбор учебного материала для интегрированной программы, соответствующий уровню развития науки и задачам конкретного образовательное учреждения;
-выбрать программу и методику, соответствующую возрастным и психологическим особенностям учащихся, реализуя преподавание физики в гуманитарной и коррекционной школе интегрированными курсами, а в общеобразовательной школе путем сочетания линейного курса и интегрированных факультативов.
5.Применение различных идей (методическая, культурологическая, экологического императива, социализации личности ученика, развития планетарного и космического мышления) как механизмов интеграции, подтвердило широкие возможности интегрированных курсов для формирования основ научного мировоззрения выпускников средней школы.
6. Опыт практической работы, а также экспериментальные исследования показывают, что разработанная методика обеспечивает успешное обучение учащихся применению теоретических знаний по физике для объяснения фактов, явлений и процессов окружающего нас мира.
7.Педагогический эксперимент подтвердил правильность выдвинутой гипотезы. Созданные методические рекомендации по данной проблеме адресованы учителям физики, методистам, администраторам, преподавателям ВУЗов.
8. Проведенное исследование открывает новые перспективы в развитии методов обучения физи-
17
ке, направленных на выбор оптимального соответствия содержания учебного материала и форм организации учебной деятельности учащихся школ различных профилей с целью формирования их мировоззрения.
Внедрение результатов исследования в практику работы средних школ будет способствовать совершенствованию качества обучения физике и решению актуальных задач, стоящих перед школой.
Основное содержание исследования отражено в следующих работах автора:
1. "Интеграция школьного обучения: проблемы и перспективы развития."// Школа будущего: "Учитель и содержание образования" (материалы научно-практической конференции "Школа на рубеже веков: проблемы, результаты, ожидания"), Санкт-Петербург, ИОВ РАО, 1995 год. (Соавтор Есаулова М. Б.)
2. "К вопросу об интеграции физических знаний в средней школе".// Актуальные проблемы преподавания физики в современной школе. Санкт-Петербург, "ЭОС", 1994 год.
3."Технология построения интегрированных программ." //Новое в методике преподавания физики. Санкт-Петербург, "Образование", 1995 год.
4."К вопросу об аттестации учащихся по физике." //Теория и методика обучения физике. Санкт-Петербург, "Образование", 1996 год.
Ь. "Возможности изучения основ физики во вспомогательной школе11.// Физика в школе и ВУЗе. Санкт-Петербург, "Образование", 1998 год.