Психологические механизмы мышления школьников в процессе усвоения физического знания

Актуальность исследования обусловлена необходимостью определения оптимальных условий эффективного усвоения знаний и развития мышления школьников Одним из направлений в решении этой проблемы является разработка и внедрение в учебный процесс новых методов обучения, основанных на изучении психологических закономерностей взаимосвязи процессов усвоения знаний и развития мышления с учетом специфики конкретных учебных дисциплин. Применительно к обучению школьников-подростков актуальность исследования этих вопросов еще более обостряется, так как в подростковом возрасте формируется абстрактно-логическое мышление, закладываются основы научного мировоззрения .

Усвоение в процессе школьного обучения представляет собой одну из наиболее распространенных форм усвоения, предполагающих организацию специфических способов формирования учебной деятельности посредством постановки и решения учебных задач. При решении учебных задач у учащихся формируется познавательная деятельность, адекватная деятельности, необходимой для формирования понятий, относящихся к той или иной области знаний. Учебная работа школьников, направленная на усвоение знаний, состоит в выделении существенного содержания и мысленном воспроизведении объектов изучаемых понятий. Таким образом, процесс мышления, включенный в процесс усвоения знаний, составляет его центральный компонент.

Проблема развития мышления и усвоения знаний в процессе школьного обучения разрабатывалась в различных аспектах как в отечественной (П.П.Блонский, JI. С. Выготский, С. JI • Рубинштейн, Д. Н. Богоявленский, Н. А. Менчинская, П. Я. Галь перин, В. В. Давыдов,.

Д.Б.Эльконин, З. И. Калмыкова, и др.), так и зарубежной психологии (Дж.Брунер, М. Вертгеймер, Ж. Пиаже, Л. Секей, и др.) .

В настоящее время в педагогической психологии достаточно глубоко изучены общие механизмы мышления в процессе усвоения, такие как анализ, синтез, обобщение, абстрагирование и другие мыслительные операции. В то же время существует сравнительно мало исследований, направленных на выявление особенностей и механизмов мыслительной деятельности учащихся при изучении ими конкретных учебных дисциплин, что является важным для решения проблемы совершенствования методов обучения, разработки новых методов, построенных в соответствии с психологическими закономерностями мышления и его особенностями, определяемыми спецификой учебного предмета.

Данное исследование направлено на поиск эффективных способов усвоения физического знания на основе выявления психологических закономерностей и механизмов мышления в процессе изучения физики.

Периодом, имеющим особое значение для развития мышления, является подростковый возраст (П.П.Блонский, Л. С. Выготский, В. В. Давыдов, З. И. Калмыкова, Ж. Пиаже, С. Л. Рубинштейн и др.). Интенсивное формирование у подростка теоретического мышления, являющееся центральным психологическим образованием, определяет становление сознания и деятельности подростка. В этом возрасте учащиеся приступают к систематическому изучению основ наук, причем именно в подростковом возрасте развитие теоретического мышления в большой мере зависит от качества обучения, включая организацию учебного материала как учителем, так и самими учащимися.

Такая особенность мышления как его предметность определяет зависимость характера и механизмов мышления от предмета познания. В этой связи важным становится выявление особенностей знания, влияющих на характер мыслительной деятельности. Применительно к физическому знанию проблема заключается в том, что оно выражается двумя основными формами представления информации — символьно-вербальной и символьно-формульной, выступающими как знаково-символические средства организации мышления при усвоении физического знания. Взаимосвязь речевой формы отвлеченного мышления и умения оперировать формулами с буквенными обозначениями С. Л. Рубинштейн выделял как «особо заостренную особенность» формирования мышления. Усвоение физического знания невозможно без овладения теми знаково-символическими средствами, в которых теоретическое знание фиксируется. Таким образом, проблема исследования заключается в определении психологических механизмов мышления в процессе усвоения физического знания с учетом специфики знаково-символических средств, отражающих содержание и структуру данной учебной дисциплины.

Цель исследования заключается в выявлении психологических механизмов мышления в процессе изучения школьного курса физики и установлении закономерностей их влияния на эффективность усвоения физического знания школьниками-подростками.

Объект исследования: мыслительная деятельность школьников-подростков в процессе усвоения физического материала.

Предмет исследования: механизмы мышления школьников-подростков в процессе усвоения физического знания.

Гипотезы исследования:

1. Мышление школьников при изучении курса физики строится не только на основе общих психологических механизмов и операций, адекватных усвоению научного знания, но и включает формирование специфических механизмов, моделирующих существенные признаки и способы описания познаваемых объектов, выраженные в использовании символьно-вербальных и символьно-формульных способов представления информации .

2. Формирование символьно-вербального и символьно-формульного способов оперирования физическими объектами, а также их взаимодействие, выступает как психологическое условие повышения эффективности усвоения физического знания школьниками-подростками .

Для достижения поставленной цели и проверки гипотез были поставлены следующие задачи исследования:

1. Провести теоретический анализ проблемы мышления школьников-подростков в процессе усвоения физического знания;

2. Выявить психологические механизмы мышления, определяющие усвоение и применение физического знания при различных формах его представления — вербальной, формульной и комплексной;

3. Выявить особенности и динамику мыслительной деятельности учащихся в процессе изучения физики;

4. Разработать методические рекомендации по управлению процессом усвоения физического знания учащимися на основе формирования рациональных способов взаимосвязи символьно-вербального и символьно-формульного способов представления информации.

Методологические основы исследования: разработанные в отечественной психологии положения о закономерностях психического развития ребенка в системе деятельности (А.Н.Леонтьев, С. Л. Рубинштейн, В. В. Давыдов и др.)^ о роли мышления в процессе усвоения знания (Д.Н Богоявленский, П. Я. Гальперин, Н. А. Менчинская и др.), о мышлении как сложной многокомпонентной деятельности субъекта, обеспечивающей как усвоение известных знаний, так и познание нового (П.П.Блонский, Я. А. Пономарев,.

О.К.Тихомиров, Э. Д. Телегина и др.), о знаковой структуре высших психических функций и о влиянии характера используемых субъектом знаков на процесс и результаты мышления (Л.С.Выготский, А. А. Леонтьев, Г. П. Щедровицкий, Н. Г. Салмина и др.).

Методы исследования. Для решения поставленных в исследовании задач были использованы следующие методы: наблюдение и анализ педагогического опыта, в том числе собственного опыта работы со школьниками-подростками в качестве учителя-предметника, психодиагностические методы исследования уровня мышления школьников (групповой школьный тест умственного развития ШТУР), анализ решения физических задач, констатирующий и формирующий эксперимент. При обработке результатов использовались методы математической статистики.

Положенияу выносимые на защиту.

1. Усвоение физического знания, осуществляемое в процессе учебной деятельности школьников-подростков, определяется психологической структурой мышления, которая включает как общие психологические механизмы и операции, адекватные усвоению научного знания, так и специфические, отвечающие логике и способам представления информации изучаемой дисциплины и основанные на формировании у учащихся комплексной структуры символьно-вербальных и символьно-формульных средств;

2. Специфика знакового опосредования мыслительных действий анализа, синтеза, обобщения, рефлексии в процессе усвоения физического знания определяет качественные и количественные различия в определении учащимися существенных свойств физических объектов и формирование уровня физического мышления: эмпирического, квазитеоретического и теоретического;

3. Специфическими механизмами, обусловливающими формирование у школьников более высоких уровней теоретического мышления, являются: построение моделей физических явлений в совокупности их вербальных и формульных характеристикобратимость вербальных и формульных моделей на основе их связей с реальными объектамивзаимодействие символьно-вербальных и символьно-формульных знаковых средств;

4. Существует взаимосвязь между овладением символьно-вербальным и символьно-формульным способами представления информации и уровнем умственного развития учащихся. Переход к использованию комплексной структуры знаковых средств обусловливает повышение уровня умственного развития школьников-подростков.

Научная новизна работы определяется тем, что:

— выявлено влияние структурных особенностей физического знания, проявляющихся в специфике знакового опосредования мыслительных действий учащихся в процессе усвоения физики, на формирование уровня физического мышления;

— показано, что символьно-вербальные и символьно-формульные знаковые средства, используемые для представления физического знания, различным образом репрезентируясь в сознании человека, определяют состав и соотношение мыслительных действий;

— выявлена роль основных знаково-символических систем, используемых в физике, — символьно-вербальной и символьно-формульной, а также их взаимодействия — в усвоении физических знаний. Установлено, что психологическим условием повышения эффективности усвоения физического знания является переход от использования невзаимосвязанных способов знакового опосредования к овладению комплексным описанием физических объектов;

— определены условия, обеспечивающие овладение вербальным и формульным способом представления физического знания на основе изменения содержания и характера учебно-познавательной деятельности учащихся, целенаправленного формирования у них основных способов оперирования моделями физических объектов и основных структурных компонентов мышления.

Теоретическое значение работы состоит в углублении научных знаний о соотношении процессов мышления и усвоения в зависимости от свойств объектов, изучаемых в конкретной учебной дисциплине и специфики их знакового опосредования, в частности, относительно природы и психологических механизмов мышления школьников-подростков в процессе изучения физики.

Практическая значимость. Определены условия, обеспечивающие полное и глубокое усвоение физического знанияприобретение навыков широкого и осознанного применения полученных знаний для решения различных теоретических и практических задач. Разработаны методические рекомендации для учителей и методистов с целью их применения при обучении школьников.

Апробация работы. Результаты экспериментальных исследований докладывались на 1-ой московской конференции студентов и аспирантов «Психология на пороге XXI века: актуальные проблемы» (1999 г.) — 3-ей всероссийской Школе молодых лингвистов «Актуальные проблемы лингвистики в вузе и в школе» (1999 г.) — аспирантском объединении кафедры психологии МПГУзаседании кафедры психологии МПГУ (1999 г.) .

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений. В диссертации содержатся 15 таблиц и 5 рисунков.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Данное исследование было посвящено изучению особенностей физического мышления школьников-подростков в процессе усвоения ими физического знания.

Теоретический анализ проблемы усвоения показал ее важность, поскольку усвоение в форме школьного обучения — одна из наиболее распространенных форм усвоения знаний .

Анализ и обобщение психологических исследований, посвященных решению данной проблемы показали, что фактором, в значительной степени определяющим качество усвоения знаний, является мышление, которое определяет как возможность понимания нового учебного материала, так и эффективность его дальнейшего применения для решения различных задач.

Формирование и развитие у школьников теоретического мышления предполагает овладение ими тем набором знако-во-символических средств, которые характерны для изучаемой науки.

На основе теоретического анализа проблемы было сформулировано предположение о том, что мышление школьников при изучении курса физики строится не только на основе общих психологических механизмов и операций, адекватных усвоению научного знания, но и включает формирование специфических механизмов, моделирующих существенные признаки и способы описания познаваемых объектов, выраженные в использовании символьно-вербальных и символьно-формульных способов представления информации.

Полученные в ходе проверки данной гипотезы результаты позволили сформулировать следующие выводы:

1. Уровень развития физического мышления определяется как общими механизмами мышления — анализом, синтезом, обобщением, рефлексией, так и специфическими механизмами, заключающимися в формировании у учащихся комплексной структуры символьно-вербальных и символьно-формул ь ных средств;

2. При традиционном изучении физики у большей части школьников-подростков не формируется механизм обратимости вербальных и формульных моделей, что приводит к формализму и низкому уровню усвоения физических знаний. В начале усвоения физики учащиеся отдают предпочтение символьно-вербальному представлениюдальнейшее изучение предмета приводит к превалированию символьно-формульного представления, которое, однако, практически не связано с вербальным;

3. Показано, что необходимым условием полного и качественного усвоения символьно-формульного представления информации является соотнесение его с вербальным, что часто трактуют как физический смысл формулы;

4. Показано, что формирование уровня физического мышления — эмпирического, квазитеоретического и теоретического определяется спецификой знакового опосредования мыслительных действий анализа, синтеза, обобщения, рефлексии в процессе усвоения физического знания;

5. Выявлена взаимосвязь между уровнем физического мышления (эмпирический, квазитеоретический и теоретический) и общим уровнем развития мышления учащегося. Учащиеся с высоким уровнем развития мышления преимущественно характеризуются теоретическим или квазитеоретическим уровнем физического мышления, учащиеся с низким уровнем развития мышления — преимущественно эмпирическим;

6. Определены психологические условия развития физического мышления и повышения эффективности усвоения физического знания. Показано, что физическое мышление школьников в процессе экспериментального обучения, заключающегося в формировании у школьников способов построения моделей физических явлений в совокупности их вербальных и формульных характеристик, а также обратимости на основе связи с реальными объектами, переходит на более высокий уровень развития;

7. Повышение качества усвоения физических знаний и развитие теоретического мышления было достигнуто посредством специальной организации учебно-познавательной деятельности учащихся, построенной в соответствии с логикой и структурой физического знания;

8. Выявлена взаимосвязь между овладением символьно-вербальным и символьно-формульным способами представления информации и уровнем умственного развития учащихся. Переход к использованию комплексной структуры знаковых средств обусловливает повышение уровня умственного развития школьников-подростков.