Содержание и дидактические функции концептуальных схем в усвоении учебного предмета: На материале школьного курса физики

Актуальность исследования. Одна из актуальных проблем школьного образования вытекает из противоречивых требований к его современному содержанию. С одной стороны, возрастают запросы общества, семьи и личности к уровню общеобразовательной подготовки и развитию школьников. С другой сторонывысказывается обоснованная тревога за физическое и психическое здоровье учащихся, на которое отрицательное влияние оказывает учебная перегрузка.

Данная проблема фокусируется на учебный предмет как основную дидактическую единицу школьного образования. Повышение эффективности усвоения содержания и обеспечение развивающего эффекта при усвоении учебного предмета стало одной из важнейших задач дидактики. Тенденция к включению в понятие учебный предмет не только определенного круга знаний, но и содержания, открывающего процессуальную сторону их получения, достаточно явственно наметилось в современных исследованиях (И.К.Журавлев, В. С. Леднев, В. Г. Разумовский, Н. С. Пурышева и др.). В разработке данного вопроса специалисты в области дидактики все чаще стали обращаться к смежным отраслям науки, поскольку стало ясно, что модернизация учебного предмета — междисциплинарная проблема, требующая опоры на данные науковедения, философии, социологии образования и т. п. (В.С.Леднев, Г. М. Голин, Н. С. Важеевская, Н. С. Пурышева, Н. В. Шаронова, С. В. Анофрикова, Н. М. Зверева, В. Н. Мощанский, Г. И. Саранцев и др.). Заметный прогресс в исследованиях данного направления обусловлен достижениями в области педагогической психологии (В.В. Давыдов, П. Я. Гальперин, Н. Ф. Талызина,.

И.И.Ильясов, З. А. Решетова, Н. Г. Салмина, Ю. А. Самоненко, Г. А. Бугкии, И. А. Володарская и др.). Значительный интерес в рамках данной проблемы представляют разработки, касающиеся ролл схем и моделей в организации познавательной деятельности учащихся (Н.Г.Салмина).

В последней четверти XX столетия философами интенсивно разрабатывается идея системного подхода (О.С. Анисимов, И. В. Блауберг, В. Н. Садовский, Э. Г. Юдин, А. Д. Урсул и др.). Эти идеи нашли воплощение в дидактических работах, выполненных на основе деягельностной концепции учения (Л.Я. Зорина, JI. Г. Петерсон, З. А. Решегова и др.).

Эги разработки, охватывающие различные дидактические аспекты учения, выполнялись на различном материале и уровнях образования. Достаточно доказательно в них выступила идея о приоритетности системной ориентировки в предмете освоения как важнейшей детерминанте познавательного движения при анализе предметного содержания учебного материала и решения конкретных задач различной сложности от типовых до эвристических (З.А. Решетова, Ю. С. Архангельская, С. А. Баляева, H.A. Дерябина, С. А. Мищик, Ю. А. Самоненко, О. М. Чумачева, И. Г. Шамсутдинова, A.A. Штыркин). В этих исследованиях, в частности, поднимался вопрос о путях начального освоения естественнонаучных знаний учащихся с использованием технологии, отвечающей системным установкам (З.А. Решетова, Ю. А. Самоненко, E.H. Логинова).

На повышение уровня методологической оснащенности направлены разработки специалистов в области методики преподавания физики (Каменецкий С.Е., Одинцова Н. И., Дьякова Е. А., Кочергина Н. В., Важеевская Н. Е. и др.). Деятельностный подход к реализации принципа активности учащихся на материале школьной физики прорабатывался в исследованиях Воржевой И. А., Иванчук О. В., Поповой О. Н. и др.

З.А.Решетова обосновывает требование интеграции усваиваемых знаний в концептуальной целостности, обладающей особой структурной организацией. Они и обеспечивают единство содержательного и деягельностных компонентов знаний. Вместе с тем в рамках этого цикла исследований не ставилась как специальная проблема более конкретная разработка дидактических требований к содержанию и функциям концептуальных схем.

Настоящая работа выполняется в русле упомянутых подходов к построению учебного предмета. В качестве материала исследования выбрана школьная физика, которая является основой современного естествознания. Физика как наука изучает окружающий мир на разных уровнях структурной организации материи. Соответственно, физика как учебный предмет представляет достаточно сложную систему знаний, включая в себя понятия, связанные с эмпирическим обобщением житейского опыта человека, а также с теоретическими абстракциями высокого порядка, не имеющими для учащихся чувственного основания. Все это обуславливает целесообразность привлечения материала школьной физики для данного диссертационного исследования.

Проблема исследования обусловлена необходимостью изыскания опосредованных звеньев между двумя разнокачественными сферами учебной деятельности: содержательной и процессуальной.

Целью настоящей работы является изыскание путей совершенствования процесса усвоения естественнонаучных знаний на основе использования концептуальных схем (КС) как дидактического средства, обеспечивающего единство содержательной и процессуальной сторон учения.

Объектом исследования является содержание и процесс усвоения предметных естественнонаучных знаний в школьном образовании.

Предметом исследования являются содержание и дидактические функции концептуальных схем, воплощающих в себе единство содержательной и процессуальной сторон учения.

Гипотеза исследования состоит в предположении о том, что эффективным средством управления учебной деятельностью могут выступить концептуальные схемы, содержание, структура и условия использования которых в учебном процессе соответствуют требованиям деятельностного и системного подходов. Предполагается, что дидактические функции КС обуславливаются:

• экспозицией в КС целостной схематичной картины естественнонаучных знаний, задающей установку на познание, объекта соответственно нормативам его системного описания;

• возможностью выбора в КС различных (в зависимости от условий реализации учебного процесса) маршрутов познавательного продвижения по предмету;

• возможностью эффективного использования КС для текущего и итогового контроля и самоконтроля процесса усвоения. Таким образом, можно предположить, что* использование концептуальных схем повысит уровень управления учебным процессом.

Цель исследования, его предмет и гипотеза позволили сформулировать следующие задачи исследования: 1. Сформулировать требования к построению содержания концептуальных схем, задающих инвариантную структуру предмета усвоения, в соответствии с установками системного и деятельностного подходов.

2. Выявить возможности реализации дидактических функций КС, воплощающих в себе единство содержательной и процессуальной сторон учения.

3. Разработать концептуальные схемы, охватывающие основные разделы школьного курса физики, наглядно представляющие инвариантную структуру соответствующего раздела и повышающие возможности управления учебной деятельностью.

4. Подготовить группу преподавателей для проведения педагогического эксперимента с использованием КС и осуществить экспериментальную проверку эффективности разработанных КС.

Методологической основой нашего исследования явились положения деятельностной теории учения (Гальперин П.Я., Талызина Н. Ф. и др.), разработки в области системной методологии (Блауберг И.В., Садовский В. Н., Юдин Э.Г.), а также их отражение в педагогической проблематике (Зорина Л.Я., Решетова 3. А. и др.), требования дидактических принципов доступности, научности, развивающего характера обучения, другие положения дидактики, руководящие документы по средней школе.

Для решения поставленных задач и проверки исходных положений использовались следующие методы исследования:

• изучение и анализ философской, психолого-педагогической, физической и методической литературы по проблеме исследования;

• метод системного анализа для разработки КС;

• метод педагогического эксперимента.

База и этапы исследования. Диссертационное исследование проводилось с 1987 по 2002 годы в три этапа. На первом этапе был выполнен обзор литературы по избранной теме, создавались и опробовались различные варианты концептуальных схем, определялись методики исследования. На втором этапе был проведен констатирующий эксперимент, проведена корректировка концепции исследования, разработаны концептуальные схемы, охватывающие все основные разделы школьного курса физики. На третьем этапе был проведен обучающий эксперимент, включавший подготовку учителей для работы по предлагаемой методике, проведен анализ и обобщение полученного материала.

Экспериментальная работа проводилась в школах № 57 (19 871 990 гг.) и № 978 (1990;1994 гг.) г. Москвы, № 16 и № 41 г. Ижевска (1994;1999 гг.), № 2 и № 4 города Людиново и № 1 города Жиздры (1999;2002 гг.). Всего в различных формах учебно-экспериментальной работы участвовало 39 учителей и около тысячи учащихся 7−11 классов.

Достоверность результатов и выводов обеспечивается всесторонним анализом проблемы при определении исходных теоретико-методологических позиций, опорой на фундаментальные положения психологии, дидактики и методики обучения, выбором методов исследования, адекватных поставленной задаче, а также положительными экспертными оценками.

Научная новизна и теоретическая значимость исследования заключаются в дальнейшем развитии принципов системно — деягельностного подхода к проблеме обучения: • в разработке требований к построению содержания концептуальных схем, задающих инвариантную структуру предмета усвоения, в соответствии с установками системного и деятельностного подходов;

• в выявлении возможности реализации дидактических функций КС, воплощающих в себе единство содержательной и процессуальной сторон учения. Практическая значимость исследования. Разработаны образцы концептуальных схем по различным разделам физики: механике, термодинамике, электродинамике, снабженные необходимыми учебными заданиями. Данное учебно-методическое обеспечение школьного курса физики может быть непосредственно применено учителями при преподавании соответствующих разделов в рамках действующих школьных программ любого уровня и направленности, во внеклассных занятиях, на подготовительных отделениях вузов.

Разработанные требования к построению концептуальных схем могут явиться основой для модификации программ учебных предметов других школьных дисциплин. Положения, выносимые на защиту:

1. Эффективным средством обеспечения единства содержательной и процессуальной сторон при усвоении дисциплин естественнонаучного цикла являются концептуальные схемы, реализующие требования деятельностного и системного подходов к организации учебного процесса.

2. Концептуальная схема очерчивает соответствующую область предметных знаний, которая фиксируется как предмет изучения и включает в себя совокупность базовых понятий, конституирующих предметную область и представленных в многообразии их существенных взаимосвязей и отношений.

3. Дидактические функции КС направлены на эффективное управление познавательными действиями учащихся и базируются на системном развертывании предмета усвоения, на выведении перспективных и ближайших учебных целей в единстве со способами их достижения, на обеспечении текущего и итогового контроля и самоконтроля процессом усвоения, а также на реализации принципа сознательности на основе теоретического обобщения предметных знаний. 4. Концептуальная схема детерминирует познавательное движение по учебному предмету в зависимости от избранного уровня усвоения учебного материала и конкретных условий обучения. Апробация и внедрение результатов. Основные положения диссертации обсуждались на методическом объединении учителей физики школы N978 учебного округа «Южный» г. Москвы (1991 г.), в методической лаборатории физики методического кабинета округа «Южный» г. Москвы (1992 г.), на семинаре в научно-техническом центре «Обучающие технологии» факультета психологии МГУ (1994 г.), на научно-практической конференции МГУ и Департамента образования Московской области (1994 г.), на методическом семинаре физического факультета Удмуртского государственного университета (г. Ижевск, 1994 г.), на кафедре педагогики и педагогической психологии факультета психологии МГУ в 1998 и 2003 году.

Материалы диссертационной работы предъявлялись на серии авторских открытых уроков.

Внедрение результатов исследования осуществлено в практической работе автора в школах № 57 и № 978 г. Москвы, в школе № 171 Центрального округа г. Москвы, при переподготовке учителей физики в центре «Обучающие технологии» МГУ, на кафедре методики преподавания физики физического факультета Московского педагогического государственного университета, в школах № 1 б и № 41 г. Ижевска, в школах № 2 и № 4 г. Людиново и.

1 г. Жиздры Калужской области. Результаты внедрения положительные.

Глава Ь Психолого-дидагсгические основы построения учебного предмета в школьном образовании.

§ 1.1. Дидактические критерии отбора содержания учебного предмета.

Учебный предмет является одной из основных «дидактических единиц» в системе общего образования. Требования к процессу и результату образования отражаются, прежде всего, в отборе содержания предметных знаний, методах и формах его освоения учащимися. Вполне закономерно в связи с этим, что новые социальные установки, педагогические идеи, психологические подходы, технические возможности и т. д. сказываются, прежде всего, на построении учебного предмета.

Одно из направлений дискуссий, постоянно звучащих в последние десятилетия не только в. специальной литературе, но и на уровне широкой общественности, — содержание учебного предмета. Достаточно устоявшейся точкой зрения является представление о том, что учебный предмет должен задавать основы науки, что в дальнейшем обеспечит овладение данной наукой в ее совершенном представлении. Например, в учебном пособии «Педагогика» отмечается: «Учебный предмет — это система научных знаний, практических умений и навыков, которые позволят школьникам усвоить основные исходные положения науки или определенные стороны культуры, труда, производства в соответствии с возрастными познавательными возможностями и достигнутым уровнем развития. В педагогике учебный предмет определяют, как основу науки в том смысле, что содержание учебного предмета позволяет в будущем овладеть современной наукой» [176, с.111]. И далее: «Любая наука развивается, дает все более глубокое понимание той стороны мира, которую она отражает. Некоторые положения науки устаревают, отмирают, возникают новые концепции и трактовки. Однако всегда сохраняются некоторые основные теоретические положения, на которых держится вся система знаний в науке (например, натуральный ряд чисел в математике, четыре арифметических действия и др.). Относительная устойчивость основных положений науки становится решающим фактором, определяющим содержание учебного предмета, его стабильность [там же — с.112].

Одно из направлений дискуссий связано с порядком представления учащимся предметных знаний. В одних случаях подчеркивается важность расположения учебного материала в исторической последовательности, т. е. повторяя в обобщенном и сокращенном виде историю науки. В этом случае учащийся может приобщиться к динамике развития, преемственности и борьбе идей в науке, более тесно соприкоснуться с психологическими особенностями творческой деятельности ученого.

Другой подход предполагает подачу материала в логически преобразованном виде, основанном на наиболее важных и глубоких теоретических положениях, которые и определяют последовательность изложения разделов, тем и проблем изучаемой предметной области [110].

Каждая из высказанных позиций подвергается критике. Один из самых сильных аргументов против идеи представления учебного предмета как уменьшенной «копии» науки состоит в том, что при современном состоянии наук не представляется возможным охватить в школьном образовании даже самые общие данные отдельных наук. Недопустимо, чтобы эти знания входили в сознание учащихся в крайне поверхностном, формальном виде. Иными словами, требуется их воплощение на уровне умений, способности учащихся осуществлять собственные оценки, суждения, решать хотя бы на качественном уровне задачи соответствующей предметной области. Однако объем научных сведений, осваиваемый с такими показателями, имеет предел, ограниченный уровнем изучаемых наук, далеко состоящих от современного их состояния. Так содержание школьной математики ограничено лишь отдельными ее достижениями на уровне ХУ1-ХУП веков, физика и химия ХУШ-ХХ веков. Увеличивающийся разрыв между добытыми в науках фактами и их освоением в системе общего образования дал почву для высказываний о бессмысленности перегрузки учащихся знаниями, которые в перспективе большинству из них не смогут пригодиться. Необходимо дать лишь те основы знаний, которые потребуются в повседневной жизни: элементарная математика, грамотность, естественно-научные объяснения природных явлений, правила обращения с техническими устройствами, общую 4 ориентировку в экономических, правовых вопросах и других аспектах обыденной жизни. Достижение этих целей возможно на первой ступени обучения (Понтрягин Н.В.). Далее учащиеся в зависимости от своих интересов и способностей избирают более узкое направление своего образования, ориентированного на освоение конкретной профессии, либо на продвижение по линии фундаментальной подготовки в основах наук и последующего получения высшего образования. Данная точка зрения опиралась на имевший в истории образования опыт реального и формального (гимназического) образования. В период реформ в системе Российского образования конца 60-х годов данная точка зрения получила достаточную популярность. Однако в качестве ^ основы переустройства школы она была отвергнута по принципиальным соображениям: ее реализация фактически закрыла бы доступ к высшему образованию тем учащихся, которые по различным причинам не определились соответствующим образом в период, когда их решения еще не могли быть достаточно зрелыми.

Вместе с тем, указанная точка зрения отразилась в установках реформы общеобразовательной школы, касающихся содержания учебных предметов: «. освободить содержание от усложненного и второстепенного материала, обеспечить отражение в них достижений науки и практики, предельно четко излагать основные понятия и ведущие идеи, по каждому предмету опреде-• лить оптимальный объем умений и навыков, обязательный для овладения учащимися» [174].

Названные требования стимулировали усилия дидактов в поиске новых принципов содержания образования. Так И. Я. Лернер и М. Н. Скаткин [175] выделяют следующие основания формирования содержания: в содержание образования включаются основы всех наук, определяющих современную естественнонаучную картину мира. Под основами наук понимается совокупность фундаментальных понятий, законов, теорий, обуславливающих их базовых факторов, основных типов проблем, решаемых наукой, ее методыв содержании образования необходима оптимально доступная и экономная логика развертывания основных знаний при изложении информации о теориях, процессах и их механизмах, принципах действийв основах наук необходимо раскрыть основные области практического приложения теоретического знаниясознательность* усвоения и развития научного мышления требует включения в содержание образований методологических знаний, раскрытия процесса и истории познания, движения идейв содержание образования для ознакомления включается как основные, так и нерешенные социальные и научные проблемы, важные для общественного и личностного развития в целомнеобходимо реализовать межпредметные связи. Б. Т. Лихачевым [175] выделяются сходные по содержанию принципы, выделенные в две группы: общеметодологические и специальные. В качестве первых автор определяет: общеобразовательный характер учебного материалагражданская и гуманистическая направленность содержаниясвязь учебного материала с практикой перемен в нашем обществеосновообразующий и системообразующий характер учебного материалагуманитарно-этическая направленность содержания образованиявзаимосвязанность и взаимообусловленность смежных предметовВ числе специальных принципов, в частности, значится: принцип соотнесения учебного материала с уровнем развития современной наукипринцип политехнизмапринцип единства и противоположности логики науки и учебного предмета.

В учебном пособии группы авторов под редакцией П. И. Пидкасиского [175] принципы отбора содержания фиксируются в трех основных принципах: принцип соответствия содержания образования во всех его элементах и на всех уровнях его конструирования уровню современной науки, производства и основным требованиям развивающегося гуманистического демократического обществапринцип учета содержательной и процессуальной сторон обучения при формировании и конструировании содержания учебного материала. Реализация этого принципа предполагает представленность всех видов человеческой деятельности в их взаимосвязи во всех учебных предметах учебного планапринцип структурного единства содержания образования на всех уровнях его формирования с учетом личностного развития и становления школьника, предполагающей взаимную уравновешенность, пропорциональность и гармонию содержания образованияНа основе разработок принципов и факторов отбора были сформулированы соответствующие критерии, предложенные в качестве ориентиров при формировании и конструировании школьного образования (Ю.К.Бабанский, ИЛ. Лернер, М. Н. Скаткин [176]):

1. Критерий целостного отражения в содержании школьного образования задач формирования творческого самостоятельно мыслящего человека демократического общества, предусматривающий выделение типичных ас-пектных проблем тех областей знаний, которые изучаются в школе, и методов науки, важных с общеобразовательной точки зрения и доступных учащимся.

2. Критерий высокой научной и практической значимости содержания образовательного материала, включаемого в каждый отдельно взятый учебный предмет, и систему учебных дисциплин, изучаемых в школе. В учебные предметы следует включить важные в общеобразовательном отношении знания о знаниях — что такое определение, научный факт, теория, концепция, процесс и др. (см. Зорина [171], Пидкасистый П. И. и др. 175]).

3. Критерий соответствия сложности содержания общеобразовательного материала реальным учебным возможностям школьников данного возраста.

4. Критерий соответствия объема содержания имеющемуся времени на изучение данного предмета;

5. Критерий учета международного опыта построения содержания общего среднего образования.

6. Критерий ' соответствия содержания имеющейся учебно-методической и материальной базе современной школы.

Таким образом в дидактических разработках последнего времени все отчетливее звучит требование о включении в содержание учебного предмета научных методов и научной методологии, а также особого рода учебного материала — знания о знаниях.

Особенности развития взглядов на содержание естественно-научного образования наиболее наглядно выступает на примере физики, по праву занимающей ведущее место среди дисциплин естественно-научного цикла. Выделение физики в отдельный предмет, произошедшее в конце XVIII века, обусловлено вычленением круга вопросов, связанных с описанием природных явлений, ранее существовавших в системе метафизических представлений. Их описательный характер воспринимался как догматический и схоластический, не раскрывал учащимся происхождения многих понятий. По этому поводу в предисловии к «Вольдианской экспериментальной физике» (1746) М. В. Ломоносов отмечал: «Мысленные рассуждения произведе-ны бывают из надежных и много раз повторенных опытов. Для того начинающим.

St учиться физике наперед предлагаются ныне обыкновенно нужнейшие физические опыты купно с рассуждениями, которые из оных непосредственно и почти очевидно следуют" (Ломоносов М. В. Избранные философские произведения. М., 1950, с. 126). В «Руководстве к физике» (1839) Э. Х. Ленц обосновывает необходимость сочетания наглядности и демонстрационный эксперимент как основу физических рассуждений с теоретическими и математическими выводами. КД. Краевич, автор многократно переиздававшегося учебника по физике разрабатывал подходы к изложению учебного материала, по сути являющихся реализацией принципов систематичности и доступности обучения: «Начинать с легчайшего и, восходя постепенно к труднейшему, упражнять учащихся только предметами им доступными».

Нарастающий объем материала, обусловленный необходимостью отвечать уровню научных’знаний и их приложений в практике, поставил дидак-тов и методистов перед необходимостью структурирования курса, определения общего порядка изучения учебного материала. Получили развитие и основательную опытную проверку три варианта построения курса: радиальная, концентрическая и ступенчатая. В современной российской школе закрепился ступенчатый способ построения, включающий:

Перечень основных вопросов содержания курса в более развернутом виде фиксируется учебной программой. Каждая позиция программы раскрывается в учебниках и учебных пособиях. Освоение содержания сопровождается выполнением упражнений и заданий, предлагаемых ученикам при завершении изучаемых тем. Таким образом, для учащихся учебный предмет выступает, прежде всего, в виде достаточно емкого перечня знаний, который необходимо освоить, т. е. знать и уметь использовать при решении задач.

Одно из направлений разработок заключается в поиске структурного единства содержания образования. Возникающие при этом проблемы отмечаются В.В.Краевским[110]. По его мнению, в наше время нельзя обойтись без научного обоснования процесса и содержания обучения, «.научно обосновать учебный предмет не значит построить его по образцу науки. Такое обоснование, прежде всего, обоснование педагогическое. Оно отвечает на ряд вопросов. Почему нужно учить именно этому, а не другому? Какие функции выполняет данный предмет в общем образовании? Как построить этот учебный предмет, в каком порядке и объеме включать в него элементы содержания, чтобы он этим функциям соответствовал?».

При формировании учебного предмета следует учитывать не только логику науки, но и логику, а также условия протекания и закономерности процесса обучения, в котором учебный предмет реализуется, доводится до каждого школьника.

Если материал учебника опять сведется к «основам наук», никакая «разгрузка» в виде сокращения текста учебника или планируемого ныне перехода к двенадцатилетнему сроку обучения не приведет к облегчению труда школьника. Заучить 15- а не 20 страниц текста не намного легче".

Творческий подход к предмету, — отмечает В. В. Краевский, — в начале потребует некоторого дополнительного расхода времени по сравнению с информационным изложением «готовых» знаний. Зато в дальнейшем' способность видеть структуру изучаемого материала, ставить проблемы, быстро отделять главное от второстепенного, выявлять различные способы решения той или иной задачи и выбирать лучший из них поможет ученику успешно справляться с учебной работой.

Педагогические вопросы, пролжает данный автор, профессионально могут решать лишь педагоги. И только в рамках самой педагогической науки возможна выработка позиции, которая позволила бы составлять учебные материалы так, чтобы они в наибольшей степени соответствовали и общим целям образования, и условиям обучения.

Еще один принцип — структурное единство содержания образования на разных уровнях его формирования при движении от общих к более частным и конкретным формам, а в конечном счете — к его реализации в процессе обучения. Это значит, что содержание образования не должно рассматри.

2С> ваться как простая сумма создаваемых независимо друг от друга учебных предметов или учебных программ. Отдельные предметы уже в исходном пункте их построения должны быть ориентированы на общее представление о составе и структуре содержания образования. Смысл этого принципа в том, чтобы обеспечить единство подхода к построению каждого учебного предмета и ко всем учебным материалам [109].

Одно из следствий такого единства — определение межпредметных связей в их общих характеристиках на первом уровне формирования содержания еще до построения самих учебных предметов. Там эти связи выступают как «допредметные» и составляют структуру содержания на уровне общего теоретического представления. На последующих стадиях построения содержания они получат конкретное наполнение. Главное, что согласование учебных предметов по содержанию должно осуществляться не после того, как учебные предметы полностью сформированы и создан комплекс учебных материалов к ним, а до этого — хотя бы в общих контурах.

Вопросы, касающиеся методологических основ интеграции содержания образования, поднимает М.Н.Бирулава[15]. По его мнению, дидактическая теория интеграции содержания образования, как и любая научная теория, должна базироваться на трех уровнях методологии: философском, общенаучном и частнонаучном [15, с.15].

Естественно, что философия является определяющим уровнем научной методологии в плане выполнения своей методологической функции по отношению ко всем нефилософским областям знания. В свою очередь, знание наиболее общих понятий, законов, принципов развития природы, общества и мышления позволяет исследователю охватить окружающее в целостности, выявить отношения изучаемого объекта с другими, направляет его деятельность. При этом диалектико-материалистический метод будет выступать в качестве методологии общенаучного и частнонаучного уровней, (там же).

Развивающая функция при освоении учебного предмета рассматривается многими авторами. Говоря о развитии учащихся, при этом имеют в виду, прежде всего мышление человека. Бугаев А. И. пишет: «Когда говорят о развитии мышления учащихся в процессе обучения физике, то прежде всего имеют ввиду формирование физических понятий, так как оно способствует вооружению учеников важнейшей формой мышления — понятийным мышлением. Однако, этим задача развития интеллекта учащихся не исчерпывается. Физические понятия, суждения и умозаключения нужно объединить в системы, структура которых отвечает современным формам теоретического мышления» [22, с.70].

Обогащение содержания учебного предмета «внепредметными» знаниями один из путей формирования теоретического мышления. Теоретический уровень составляют теории, основные идеи, принципы, гипотезы. Теоретические законы в отличие от эмпирических более отдалены от непосредственного опыта. Они содержат понятия, которые не выводятся индуктивным путем, а основываются на глубоких идеализациях и конструируются теоретиками (Проблемы истории и методологии научного познания. М., 1974. с. 199).

Одной из главных задач решения проблемы развития — формирование у учащихся логического мышления (А.И.Бугаев, В. Г. Разумовский и др.). При этом многие авторы предостерегают от попытки предпринимать для этого специальные усилия. «Было бы ошибочным считать, что осуществить это можно введением в курс физики основных законов логики, её категорий и понятий. Очевидно, речь должна идти только об изучении физического материала с максимально возможным соблюдением правил логических операций» [22]. Ими должен владеть учитель. Он «организует познавательный процесс учащихся в соответствии с содержанием изучаемых физических понятий, законов в точном соответствии с законами логики» [196]. При этом подчеркивается, что логическое мышление учащихся формируется в процессе их умственного развития по законам логики в той степени, в какой они усваивают систему физических знаний.

Отмечая возможности физики в развитии диалектического мышления авторы призывают рассматривать физические процессы и явления в полном соответствии с диалектикой их развития. Это означает, что они должны быть «всесторонне проанализированы, упорядочены в их взаимосвязи, показаны в историческом развитии и внутреннем противоречии» Один из известных немецких дидактов конца XX в. КЛиберс отмечает: «Без специального введения философских терминов „всеобщее“, „особенное“ и „частное“ следует показать учащимся, как научное познание начинается с исследования частного, а затем оно поднимается к особенному и далее к всеобщему» [128]. Вместе с тем трудно согласиться с автором, поясняющим свой тезис примером. «Развитие диалектического мышления учащихся требует также того, чтобы, начиная с первого урока физики, они учились рассматривать явления с разных сторон. Так при изучении трения следует разъяснять учащимся, что в одних случаях трение вредно, а в других полезно. В разделе «Электродинамика» целесообразно обратить внимание учеников на то, что для различных практических целей создаются проводники не только с минимальным сопротивлением, но и с сопротивлением как можно большимчто все вещества не могут быть строго разделены на две отдельные группы: «проводники» и «непроводники». Безусловно, солидаризуясь с правильностью и полезностью освещения данных конкретных вопросов физического знания, следует вместе с тем признать, что предложенная методологическая интерпретация не адекватна исходной посылке автора. Имеющее место в приведенных примерах сопоставления относятся к основанному на формально-логическом подходе, методу классификации и на формирование диалектического мышления непосредственно не влияет.

Достаточно часто в литературе используется термин «физическое мышление», формирование которого у учащихся является одной из задач преподавания физики.

Его содержание по мнению А. И. Бугаева можно раскрыть следующим образом: «Под физическим мышлением понимают логические операции, связанные с умением наблюдать физические явления, расчленять сложные из них на составные части, устанавливать между ними важнейшие связи и зависимости, находить связь между качественными и количественными сторонами явлений, предвидеть следствия, вытекающие из теории, применять знания для анализа новых явлений». Соглашаясь с автором относительно справедливости выделения названных особенностей мышления как показателей его развития в некоторой предметной области представляется необходимым развить эту мысль. В первую очередь следует наметить направления и способы формирования соответствующих механизмов мышления. В качестве иллюстраций приводятся многочисленные примеры, имеющие отношение, опять таки к действиям классификации явлений. Например, классификационный признак разделения тел на твердые, жидкие и газообразные по свойству сохранять свой объем и форму. Или в основу классификации положить плотность, теплопроводность, электропроводность и т. п.

Но особенности физического мышления не сводятся только к действиям классификации явлений. Практические аспекты формирования физического мышления при изучении физической теории выделяет О. Ф. Кабардин [81], отмечая необходимые компоненты физического знания: экспериментальные факты, потребовавшие создания теории, научная гипотеза, выдвинутая для объяснения этих фактов, физическая модель, использованная при создании данной теории, следствия, предсказанные новой теорией, и результаты экспериментальной проверки. Еще более определенно высказался В. Ф. Турчин, заявив, что научное физическое мышление (или естественнонаучное) представляет собой умение строить модели, описывающие более или менее точно те или иные классы наблюдаемых явлений, с помощью этих моделей решать практические задачи, предсказывать не наблюдавшиеся ранее явления, приходя к трудностям и противоречиям создавать более совершенные модели реальности [228]. Ряд авторов (Н.К.Гладышева и др.) декларируя дидактический принцип необходимости формирования основ научного мышления, признают, что «. из схемы процесса научного познания. полностью выпадает материал, относящийся к механике» [43], а в ряде других разделов, следование этому принципу сопряжено с большими трудностями.

Достаточно часто употребляется в методической литературе понятие аналитико-синтетической деятельности. При этом анализ представляется как познавательная установка на выделение в сложных объектах наиболее простых составляющих её элементов, а синтез — действие противоположной направленности — воспроизведение из элементов целостного знания об изучаемом объекте. В настоящее время в системе научных методологических знаний понятие аналитико-синтетической деятельности уступает идеям системного подхода к рассмотрению структуры и функций сложноорганизованного объекта. Его познавательное «членение» должно происходить в соответствии с системообразующими связями объекта, представляющие его естественную «природу». Поэтому анализ и синтез должны осуществляться посредством понятий и категорий, 'адекватно отражающих исследуемую предметную область (И.Г.Герасимов,).

Проблема содержания учебного предмета (в частности — физики) и его соотношения с содержанием науки является одной из центральных проблем дидактики.

В.С.Леднев [125] обосновывает следующий подход к данной проблеме: «Возникает необходимость вычленения объектов и предметов изучения применительно к отдельным дисциплинам и другим структурным единицам содержания образования. Поэтому оговорим тот смысл, который вкладывается в термины «учебный объект» и «предмет изучения». Это необходимо, во первых, потому, что нередко указанные понятия вообще не различают, что в принципе неверно, во-вторых, потому, что понятия объекта и предмета в науке и в обучении довольно существенно различаются.

Под объектом в науке, как отмечалось выше, понимается тот уровень организации материи, тот комплекс соответствующих ему классов материальных систем, который отражается некоторой наукой. При определении же предмета науки необходимо учитывать не только ее объект, но и аспект отраженпя наукой се обьекга. При этом различают два способа отражения науками их объектов: аспектный и объектный.

Под учебным же объектом и учебным предметом понимается иное. B.C. Леднев поясняет свою мысль примером: «Объектом изучения науки биологин является живая природа. Биология — объектная наука: ее предмет определяется уже предметной областью, поскольку имеет место полное, или всестороннее, отражение объекта изучения наукой. Субъектом познания является в данном случае человечество. Обратимся теперь к школьному учебному курсу биологии. Здесь также имеет место изучение живой природы, но субъект позиаиия — отдельный человек и живая природа — изучается прежде всего через изучение основ знания, накопленного человечеством об этой области действительности. Значит, та область действительности, которая является предметом науки — биологии, есть лишь учебный объект школьного курса. Предмет же изучения в курсе биологии в части знаний существенно уже предмета соответствующей науки, поскольку включает лишь основы этой отрасли знания. Но в другом отношении предмет школьного курса биологии существенно шире по сравнению с предметом биологии — науки. Дело в том, что соответственно целям общего образования в задачи каждого общеобразовательного курса входит не только формирование понятий, но и формирование умений и навыков, инвариантных внешне — предметным, а также умений и навыков взаимодействия человека с изучаемой областью действительности (в рассмотренном примере с живой природой), что выходит далеко за рамки предмета и содержания науки — биологии. Если обратиться к другим примерам, то мы обнаружим то же самое: а) предмет науки является объектом изучения школьной дисцитины б) предмет изучения любой школьной дисциплины не имеет аналога в науке. Он характеризуется, во-первых, учебным объектом, т. е. предметом соответствующей науки, а во-вторых, особенностями изучения этой области действительности, предопределяемыми целями образования. К специфике изучения относится, в частности, неполное отражение в содержании ученого курса содержания науки и включение в его содержание системы умений и навыков, не свойственных в принципе содержанию науки».

Н.С.Пурышева развивая идеи ряда авторов о необходимости учета процессуальной стороны при конструировании учебного предмета предложила модель учебного предмета «Физика», которая включает два блока: содержательный и процессуальный:

Таким образом, физика-наука является источником содержания физикиучебного предмета.

Учебный предмет «Физика».

Содержательный блок Процессуальный блок.

Основные предметные научные знания Вспомогательные знания: логические, методологические, философские, историко-научные, межпредметные, оценочные Способы деятельности Формы организации процесса.

Часто при этом в дидактической литературе основные предметно-научные знания воспринимаются набором фактов из данной науки. Последовательность изучения предмета так же определяется историческим путем познания: накопление эмпирических фактов, их индуктивное обобщение и т. д.

Цикл обучения при этом оказывается соответствует циклу научного познания. Если в физической нау^е выделяют четыре основных этапа познания:

1. Накопление и анализ фактов и их связей.

2. Абстрагирование и формулировка обобщений с использованием той или иной модельной формы.

3. Получение и обсуждение конкретных выводов и следствий.

4. Применение полученных знаний к конкретным физическим объектам и явлениям.

То им соответствуют следующие этапы цикла учебного познания: 1. Изучение и анализ специально отобранных фактов, наблюдения и эксперименты, подводящие учащихся к новому понятию, закону.

2. Переход от конкретного к абстрактному, формулирование понятия, закона, уравнения, принципа.

3. Получение выводов.

4. Переход от абстрактного к конкретному: применение полученных зна-. ний к конкретным физическим объектам и явлениям (объяснение явлений природы, производственных процессов, решение задач, эксперименты и пр.).

Значимость принципа учета содержательной и процессуальной сторон обучения находит все большее понимание в современной дидактике. Вместе с тем его реализация сталкивается с определёнными трудностями: предметные знания и знания закономерностей познавательной деятельности не создают «совпадающего множества». Та или иная группа познавательных средств не имеет однозначной отнесенности к какому-либо учебному предмету. Такого рода затруднения еще более укрепили идею введения в содержание школьного образования философии, которая обеспечила бы усвоение учащимися обобщенных понятий, несущих инструментальную функцию в процессах познания (Голин Г. М., Важневская Н. С., Пурышева Н. С., Шаронова Н. В., Шубинский B.C.). Обобщающие работы, касающиеся теоретико-методических основ формирования системы методологических знаний при обучении физике в средней школе выполнены Корчегиной Н.В.

Вместе с тем, отвечая принципу научности обучения в данных разработках не исследовался вопрос о доступности и посильности усвоения методологических знаний для широких контингентов учащихся. Практически не рассматривается проблема затруднений учащихся в усвоении предметного материала, обусловленные дефицитом методологических знаний. Более того, общая идея о необходимости формирования процессуального знания фактически не отразились на конструировании учебных программ школьной физики. На наш взгляд, применение концептуальных схем позволяет достигнуть определенного прогресса в объединении содержательных и процессуальных компонентов образования.

Основные результаты, полученные лично автором, заключены в следующих основных положениях:

— Эффективным средством обеспечения единства содержательной и процессуальной сторон при усвоении дисциплин естественнонаучного цикла являются концептуальные схемы, реализующие требования деятельностного и системного подходов к организации учебного процесса.

— Концептуальная схема очерчивает соответствующую область предметных знаний, которая фиксируется, как предмет изучения, и включает в себя совокупность базовых понятий, конституирующих предметную область и представленных в многообразии их существенных взаимосвязей и отношений.

— Дидактические функции КС направлены на эффективное управление познавательными действиями учащихся и базируются на системном развертывании предмета усвоения, на выведении перспективных и ближайших учебных целей, в единстве со способами их достижения, на обеспечении текущего и итогового контроля и самоконтроля процессом усвоения, а также на реализации принципа сознательности на основе теоретического обобщения предметных знаний.

— Концептуальная схема детерминирует познавательное движение по учебному предмету в зависимости от избранного уровня усвоения учебного материала и конкретных условий обучения.

Научная новизна исследования заключается в дальнейшем развитии принципов системно — деятельностного подхода к проблеме обучения:

• в разработке требований к построению содержания концептуальных схем, задающих инвариантную структуру предмета усвоения, в соответствии с щ установками системного и деятельностного подходов;

• в выявлении возможности реализации дидактических функций КС, воплощающих в себе единство содержательной и процессуальной сторон учения.

Практическая значимость исследования состоит в том, что разработаны образцы концептуальных схем по различным разделам физики: механике, термодинамике, электродинамике, снабженные необходимыми учебными заданиями. Разработанные требования к построению концептуальных схем являются основой для модификации программ учебных предметов других школьных дисциплин. Концептуальные схемы ^ позволяют реализовать идеи вариативного образования, а также улучшить возможности применения индивидуального подхода к учащимся.

Набор концептуальных схем, разработанный и представленный в диссертации, охватывает большинство разделов школьного курса физики и практически применяется школьными учителями. Важно, что все новации вводились в рамках действующих учебных планов и программ. Вместе с тем необходимо отметить, что представляемая работа отнюдь не исчерпывает поставленную проблему. Необходимо более подробно рассмотреть вопросы разработки учебных карт к концептуальным схемам и обеспечения их соответствующими дидактическими материалами, описаниями лабораторных • работ, перечнями вопросов и задач, наборами опытов и демонстраций.

Работа в этом направлении должна быть подкреплена расширением эксперимента и существенной модификацией его анализа, которая позволила бы более точно оценить эффективность предлагаемых новаций. Доказанная успешность экспериментального преподавания может поставить вопрос о модификации учебной программы в части отбора изучаемого материала. м У.

2?

Вызовы, которые ставит современный мир перед системой образования — прогрессирующий рост объемов научной информации, необходимость непрерывного образования и переквалификации, непрерывное появление новых отраслей научного и технического знания могут привести к тому, что ценность школьного образования будет в меньшей степени определяться набором изученных фактов, теорий, правил и законов, а в большей степениовладением общенаучных, методологических, концептуальных знаний.

Заключение

.

Одним из эффективных путей повышения качества обучения в области естественнонаучного образования является использование концептуальных схем. Концептуальные схемы обеспечивают единство предметных и процессуальных знаний, повышают уровень управления познавательным движением учащихся на всех этапах изучения учебного предмета.