Познавательные барьеры в обучении физике и методические принципы их преодоления

Актуальность исследования. Одним из основных курсов, создающих базовое образование для учителей физики и общетехнических дисциплин, физиков-ученых и инженеров широкого профиля, изобретателей и философов, является курс общей физики. Физическое знание составляет основу современного естествознания, определяя стиль и уровень научного мышления. В этом плане физические дисциплины открывают широкие возможности и для воспитания, и для развития обучаемых.

Однако на практике эти возможности реализуются не полностью, ибо физика в настоящее время не является привлекательной наукой. Для большинства учащихся и студентов она остается традиционно трудной дисциплиной. Более того, опыт проведения вступительных экзаменов по физике в течение последних 20 лет показывает, что уровень знаний абитуриентов неуклонно снижается. При этом наблюдается явная «физикофобия». Настораживает также факт устойчивого воспроизводства абитуриентами и студентами так называемых типичных ошибок.

Стало быть, исследование причин мыслительных трудностей (познавательных барьеров), проявляющихся у больших контингентов обучаемых при изучении физики, и разработка принципов преодоления этих барьеров является весьма актуальной проблемой современной теории и методики обучения физике. Конкретнее, актуальность исследований в обозначенном направлении обусловлена, во-первых, настоятельной необходимостью разрешить сложившееся противоречие между чрезвычайно высоким научно-методическим потенциалом современного развивающего обучения физике и таким массовым и устойчивым негативным явлением, как типичные ошибки, заблуждения и характерные затруднения в системе физических знаний и умений обучаемых.

Во-вторых, в русле идей гуманизации школьного образования, необходимо учитывать интересы субъекта обучения. А по нашим данным, лишь менее 10% одиннадцатиклассников убеждено, что физика вообще не нужна имболее 90% полагают, что это важная и нужная для современного человека дисциплина и «хорошо бы научишься ее понимать». Иными словами, учащиеся «ждут» такую методику обучения, которая ко всему прочему ориентировала бы, как учить физику. А для этого, показывает наш опыт, важно научить учащихся самостоятельно различать и преодолевать познавательные барьеры в собственном сознании.

В-третьих, стремительный поток разнообразной научно-технической и антинаучной информации, напряженный ритм жизни современного общества в целом, пагубное влияние на организм и психику человека отрицательных экологических факторов и эмоциональных потрясений находятся в остром конфликте с естественным консерватизмом педагогической системы. Возникли серьезные неотложные задачи, связанные с обучением в условиях быстроизменяющейся информационной среды, с необходимостью повышения эффективности умственной деятельнсти, формированием нового мышления, соответствующего XXI веку — задачи, которые нельзя решить, не изучив познавательных затруднений учащихся.

Изложенное не исчерпывает аргументации в пользу актуальности темы диссертации. Добавим лишь: идеи гуманизации и гуманитаризации образования вовсе не снимают с повестки дня задач воспитания и развития обучаемых на материале физики, формирования определенной системы конкретных физических знаний и умений. Они только обостряют методическую проблему вблизи точек рассогласования усилий преподавателя и реальных результатов обучения, тем самым определяя важность исследований познавательных затруднений учащихся и студентов. как существенного условия развивающего обучения физике.

Постановка проблемы исследования. Развивающиеся в обществе тенденции предопределяют периодическое повышение или изменение квалификации специалистов. С позиций методики обученйя это означает необходимость «научить учащихся, студентов учиться, сформировать необходимый уровень навыков культурного и профессионального самообразования, умение постоянно пополнять знания, способность адаптироваться в дальнейшем к требованиям повышения квалификации или перемене труда» [172. с. 8- 186. с. 74- 187].

В педагогике эта проблема увязывается с принципом развивающего обучения, основные методологические положения которого развиты в работах Л. С. Выготского. П. Я. Гальперина. Ю. К. Бабанского. В. В. Давыдова. Л. В. Занкова. Г. Д. Кирилловой, В. В. Краевского, А. Н. Леонтьева, С. Л. Рубинштейна, В. В. Рубцова, М. Н. Скаткина, В.И.Слободчико-ва, Н. Ф. Талызиной, Д. Б. Эльконина, А. Ф. Эсаулова и др.

Проблема развивающего обучения применительно к физике разрабатывалась в фундаментальных исследованиях Г. М. Голина, В. Ф. Ефименко. В. А. Извозчикова (методологические вопросы в курсе физики, реализация историко-методологического подхода в обучении физике) — В.В.Му-лтановского, В. Г. Разумовского, В. В. Рубцова (построение курса физики на основе фундаментальных физических теорий, развитие творческих способностей учащихся) — С. Е. Каменецкого, А. А. Пинского, Н. А. Родиной. Н. М. Шахмаева. Э. Е. Эвенчик. Б. М. Яворского (научные основы и методика изложения фундаментальных физических теорий в школе) — Р. Ю. Волковыского, Л. А. Ивановой, И. Я. Ланиной, А. В. Усовой (теориям практика формирования физических понятий и развитие познавательного интереса) — Л. И. Еруновой, Г. Й. Кару, И. М. Низамова, И.И.Нурминско-го, Н. С. Пурышевой, П. И. Самойленко, Л. С. Хижняковой (построение процесса обучения физике в школе) — Л. И. Анциферова, 0.Ф.Кабардина, Н. Я. Молоткова, Д. Ш. Шодиева (научные основы физического — реального и мысленного — эксперимента) — Р. И. Малафеева (наиболее важные аспекты проблемного преподавания физики). Причем развивающее обучение физике всегда рассматривалось как единый процесс образования и воспитания — фундаментальные труды П. А. Знаменского, А. В. Перышкина, В. Г. Разумовского. Л. И. Резникова, работы Н. К. Гладышевой, А. Т. Глазунова, Г. Г. Гранатова, А. С. Еноховича, В. А. Орлова, Б. И. Спасского и др. Широкое применение компьютера в физике, науке и учебной дисциплине, привело к новому направлению повышения научно-методического уровня курса (Н. В. Апатова, А. С. Кондратьев, М. Б. Шабад и др.).

Достижения современной методики физики являются фундаментом для разрешения объективных трудностей курса школьной и вузовской физики за счет совершенствования содержания, разработки методов изложения, планирования учебной деятельности учащихся. Однако методика обучения физике как наука вовсе не исчерпывается решением вопросов, чему учить и как учить. Как показал А. А. Пинский, имеет место методическая триада: чему учить, как учить и как учиться[214].

Стало быть, без научно обоснованного решения указанного третьего вопроса — субъективного Фактора.- до сих пор недостаточно глубоко изученного, любая методическая система заведомо не составляет полного комплекса необходимых и достаточных условий для успешного массового развивающего обучения. В самом деле.

Во-первых, в тех случаях, когда обучаемые успешно усваивают и практически используют курс физики (10−20%), совпадение целей и результатов обучения подтверждает безусловную необходимость разработанной методической системы, т.к. реализован ее потенциал.

Во-вторых, при стабильном учебнике физики результаты обучения, как установил И. И. Нурминский, из года в год остаются практически стабильными — разнообразие видов учебной деятельности учащихся, массированное использование демонстрационного эксперимента, разного вида заданий и лабораторных работ практически не влияют на значение трудности смысловых элементов учебного материала по физике для больших контингентов учащихся[184]. А это означает, что методическая система не является достаточной для обеспечения массового оптимального обучения физике.

В-третьих, на основании существующих содержания и методов обучения нельзя апуиорно «сконструировать» учебную деятельность обучаемых. оптимальную для изучения физики массовым контингентом учащихся, т. е. методическая система в общем случае не является адекватной, ибо ее теория не имеет предсказательной силы в области действия субъективного фактора.

В-четвертых, существующие методики обучения физике, апеллируя к законам развития общественного научного сознания, закономерностям понимания, не учитывают (во всяком случае явно) закономерностей непонимания, генезиса распространенных интеллектуальных затруднений обучаемых в усвоении и применении физических знаний. Поэтому-то методика не может указать причин такого массового и устойчивого явления,. как типичные ошибки, характерные заблуждения и затруднения в системе физических представлений обучаемых. Значит, методическая система не является полной, ибо не имеет объяснительной силы в области действия субъективного фактора — сознания учащегося.

Остановимся подробнее на попытках разрешить остроту методических проблем обучения физике, опираясь на методологию познания.

1. Два последних десятилетия были отмечены весьма интенсивными и серьезными исследованиями проблемы, как с помощью методологических знаний вооружить обучаемых таким способом мышления, который автоматически обеспечил бы возможность самостоятельно продолжать обучение, легко переключаться из одной сферы умственной деятельности в другую. В методической литературе это направление представлено прежде всего основополагающими работами[1- 71−81−82−94−110−170- 213−223−273 и др. ]. Однако задача массового формирования предметных и методологических знаний осталась неразрешенной С187].

Иного быть и не могло. Во-первых, как замечает В. Г. Острицкий, рекомендованные системы элементов методологии познания обладают лишь возможностью констатировать наличие структурных элементов научной теории или этапов ее формирования. Тем самым они не обеспечивают условий создания ориентирующей основы действий третьего типа как необходимого условия формирования обобщенных умений" [187].

Во-вторых, и практикуемые методы решения задач, и сам задачный материал плохо способствуют формированию у учащихся умений анализировать роль различных условий и факторов в протекании физического явления, проводить мысленное моделирование[72−119−145−179−256], т. е. слабо увязаны с методологическими принципами, присутствующими в теоретическом материале.

2. Вполне очевидна важность методологической направленности преподавания для формирования дискурсивного мышления обучаемых. Но этот подход не устраняет рассогласованности целей обучения и результатов учения: массового характера типичных ошибок и трудностей. Причина, очевидно, в том, что диалектико-материалистическая теория познания и вытекающие из нее конкретные методологические принципы являются результатом философского осмысления исторических тенденций генезиса знаний, т. е. представляют собой наиболее общие закономерности познавательной деятельности человека. В итоге всевозможные зигзаги исследовательской мыслц спрямляются, тупиковые направления научного поиска отсекаются. Философские обобщения оставляют за рамками методологического подхода психологические трудности объективного и субъективного характера, с которыми сталкивались пионеры науки и могут столкнуться учащиеся, а также те непродуктивные. мыслительные схемы, которыми изобилует учебное сознание.

Таким образом, методологические принципы в обучении несомненно являются необходимым условием формирования адекватных физических представлений. Однако они не являются условием достаточным, ибо присущие сознанию обучаемого субъективные закономерности, непонимания делают это сознание нечувствительным к той глубине физического содержания, которую открывают методологические знания. Полностью использовать методический потенциал этих знаний возможно, лишь выяснив механизмы, которые препятствуют этому.

3. Касаясь вопроса ограниченности методологического подхода в методике обучения физике, мы, вслед за Р. Ю. Волковыским[53,с. 30]. обращаем внимание на то, что объяснение и понимание — две разные методические проблемы. Стало быть, можно говорить о методологических принципах объяснения и психологических законах понимания и заблуждения. Наращивая методологическую мощь объяснения, нельзя упускать из виду психологическую основу понимания. А оно достигается обучаемыми не в результате научных исследований, а в процессе ознакомления с уже готовой информацией и в ходе обработки ее наличными когнитивными моделями сознания. Возникающее при этом несоответствие результатов обучения усилиям преподавателей, издержки среднего образования[145−156−234−251- 284] зачастую безуспешно пытаются ликвидировать с помощью подготовительных курсов, частного репетиторства и прочих паллиативных мер.

Весьма показательно отражение очерченной картины сознанием учителя-практика. Своеобразие его попыток осмыслить и преодолеть складывающуюся кризисную ситуацию заключается как раз в игнорировании методологии познания и приверженности методу проб и ошибок[20, с.31- 283, с.3], в пренебрежении к результатам научно-педагогических, особенно психологических исследований[20,с.11 и 50].

Такое сугубо эмпирическое понимание сущности методических проблем и отрицание любых теоретических установок породило в учительской среде поиск несложного рецепта педагогической удачи[283.с.7]: «опорные сигналы», «безоценочное обучение». Так. в конце 80-х годов была популярна идея «поиска» и «выбора». Но оптимизм учителя, раскрепощенного от рутинных шаблонов проведения учебного процесса, продержался лишь «до тех пор, пока учитель сам на практике не попытался каждый раз в процессе осуществления любой дидактической ситуации „искать“ и „выбирать“. У опытных кое-что получалось потому, что всегда получалось. А вот молодым — тупик. Раньше хоть какая, но определенность, а теперь. ищи» [283, с.6].

И это — при значительном количестве научных исследований по методике преподавания физики [5- 11- 52- 75- НО- 132- 145- 155- 184- 213- 273] !

Далее, как отмечают Р. Ю. Волковыский, Г. Г. Гранатов и др., в методике обучения физике не существует универсального «лучшего», наиболее эффективного при любых обстоятельствах методав зависимости от условий, характера изучаемого материала, уровня подготовленности учащихся применяются различные приемы и методы обучения, взаимосвязанные друг с другом[53. с. 18- 75]. При этом складывается парадоксальная методическая ситуация: универсального метода преподавания физики нет, а универсальные ошибки есть! И они — универсальный продукт практически любой традиционной методики обучения [199−200−202−234−247−251]. Таковы, например, бессознательно воспроизводимые учащимися заблуждения, хорошо известные из истории физики. На подобные ошибки и трудности их преодоления обращали внимание В. М. Бродянский, Р. Ю. Волковыский, А. А. Пинский. Ф. Ш. Шифрин, Б. М. Яворский и другие[52- 53- 54- 38- 284- 285- 288].

История возникновения и развития конкретных естественнонаучных представлений и теорий, а также взаимоотношение конкретных наук и теорий — в частности взаимопроникновение наук, соотношение физических теорий в плане принципа соответствия, роль математических моделей[30- 34- 48- 49−66−74−91−123- 124- 135- 221−245−255−285−289], — дают возможность провести важные аналогии между исторически известными объективными научными заблуждениями и субъективными заблуждениями современных учащихся. В частности, можно говорить не только об общих закономерностях развития знания, но и о наличии закономерностей возникновения донаучных представлений у учащихся.

Однако методический анализ описанной ситуации до сих пор сводится лишь к констатации самого факта негативных явлений данного класса и неизбежности их появления[53,с.21]. В результате по каждому отдельному случаю исторических аналогий надо вести специальный разговор. В отличие от этой традиции мы полагаем, что за весь класс заблуждений подобного рода отвечают вполне конкретные особен ности учебного сознания учащегося, и ставим вопрос об их изучении.

Таким образом, существующая система принципов методики обучения физике не в полной мере удовлетворяет нужды методистов-практиков и преподавателей. Главное, на ее основе нельзя рассчитать, какая учебная деятельность обеспечит оптимальный результат усвоения конкретного раздела учебника.

Разумеется, зависимость результата усвоения учебного материала обучаемыми от их учебной деятельности рассматривается, в силу многофакторного характера учебного процесса в массовой школе (Менчинс-кая Я. А., 1980) и вузе, скорее как тенденция, а не четко выраженная функциональная связь (Нуршнский И. И., 1989). Однако то, что до 80% абитуриентов допускают одни и те же ошибки и испытывают одинаковые затруднения при использовании физических знаний, демонстрируют характерные заблуждения в системе физических представлений, свидетельствует о явном доминировании какого-то определенного Фактоуа.

Зафиксировав на этом внимание, мы тем самым выделяем в обозначенной общей проблеме ту часть, которая как раз и составляет суть основной проблемы диссертации: выявление и изучение указанного фактора — источника массовых познавательных трудностей обучаемых и поиск методических приемов его нейтрализации. Конкретизируем рамки исследований и покажем, чем наше видение проблемы принципиально отлично от традиционного.

1. Существующие методики обучения физике, решая проблему массовых познавательных затруднений обучаемых, апеллируют к законам развития общественного научного сознания. Эта тенденция (повышенное внимание к методологическим вопросам) привела к определенной диспропорции в исследованиях. В значительной мере это связано с неизученностью специфических условий обучения — психологических закономерностей искажения физико-математической информации, и этот пробел теории должен быть изучен, указанные специфические условия учтены и отражены в закономерностях обучения физике.

2. Методологические принципы в обучении несомненно являются необходимым условием формирования адекватных физических представлений. Однако они не являются условием достаточным, ибо сознанию обучаемого присущи субъективные закономерности непонимания, которые делают его нечувствительным к глубине физического содержания, заложенной в методологических знаниях. Поиск таких закономерностей непонимания является новой областью исследования для методики обучения физике. В психолого-педагогических работах этому вопросу уделяли внимание Л. С. Выготский, В. В. Давыдов, Б. Ф. Ломов и др. Однако результаты их исследований относятся к дошкольному и младшему школьному возрасту и не адекватны когнитивным проблемам людей, изучающих физику. В итоге вопрос о преодолении затруднений в виде типичных ошибок абитуриентов методика физики традиционно решает по факту ошибки, т. е. без выяснения ее психологической природы (Малое Я. Я.- Савченко Н.Е.- Тарасов Л. В. и Тарасова А. И. и др.). Вопрос о закономерностях непонимания обойден и в диссертациях — авторы, ставя цель сформировать новые интеллектуальные качества и умения. совершенно игнорируют спонтанные мыслительные ориентиры и привычки обучаемых, непреодоленная приверженность которым сводит на нет все усилия педагога. Так, ни в одной из работ по развитию теоретического мышления на занятиях по физике даже не упоминается тот непродуктивный реальный способ мышления, альтернативой которому как раз и является теоретическое мышление (Гель А.Н.- Губерна-торова Л. И.- Коржуев А.В.- Одинцова Н.И.).

3. Существующие содержание и методы обучения физике не составляют комплекса необходимых и достаточных условий для массового развивающего обучения. То, что на основании существующих содержания и методов обучения нельзя апуиорно «сконструировать» учебную деятельность обучаемых, оптимальную для изучения физики массовым контингентом учащихся, породило полярно противоположные подходы к оптимизации содержания обучения. (Сравним, например, учебники физики для 7 класса — М. М. Балашова и под редакцией А. А. Пинского, В.В.Разумовского). Дело в том, что элементы физического знания не изоморфны объектам физической реальности. И на этом основании для облегчения усвоения физической теории можно попытаться упростить содержание (Леднев B.C.). Важно лишь, чтобы физические модели не противоречили практике. Переусложненный материал губит познавательный интерес и познавательную уверенность. С другой стороны, чрезмерное упрощение материала (например, выхолащивание математического аппарата, уже известного обучаемому) лишает излагаемую физическую модель должной общности, существенно огрубляет ее. Кроме того, с точки зрения теории развивающего обучения недопустимо излагать физику, например семикласснику, опираясь на спонтанные, обыденные понятия. Требование взвешенного решения обсуждаемого вопроса однозначно выдвигает проблему {до сих пор не поставленную) разработки таких теоретических представлений о когнитивных затруднениях обучаемого, которые обладали бы объяснительной, диагностической и предсказательной силой в области действия субъективного фактораучебного сознания учащихся.

Таким образом, проблему диссертации можно опредлить как проблему совершенствования научных основ методики развивающего обучения физике в области массовых познавательных трудностей учащихся и в направлении выявления и исследования причин указанных затруднений, а также развития теоретических представлений, на основе которых можно построить корректирующую методику обучения физике. Объективная сложность и научная непроработанность поставленной проблемы усугубляются отсутствием понятийного аппарата, отражающего изучаемое явление (существенная часть проблемы).

Объектом, исследования выбран реальный процесс обучения физике, сопровождаемый устойчивым и массовым воспроизводством учащимися и студентами типичных ошибок и мыслительных затруднений.

Предмет исследования — закономерности генезиса распространенных ошибок и мыслительных трудностей обучаемых при изучении физики и пути предупреждения этого явления в развивающем обучении физике.

Гипотезу исследования составляет совокупность предположений: — трудности в усвоении физико-математического знания в значительной мере определяются тем, что знание научное и знание житейское развиваются по разным законамразличие познавательных стратегий, которые характерны для таких уровней сознания, как обыденное и научное, проявляется в виде распространенных ошибок, заблуждений и мыслительных затруднений учащихся и студентов при изучении физики;

— обозначенная негативная ситуация может быть адекватно описана и осмыслена с помощью представлений о психолого-познавательных барьерах (ППБ) в обучении (под ППБ мы понимаем трудности на пути мысли обучаемого в его попытках освоить и использовать научные знания): анализ массовых ситуаций познавательных затруднений учащихся позволит ввести типологию ППБ, а изучение ППБ в контексте исторического и онтогенетического развития деятельности и общения человека приведет к теоретическим представлениям о феномене ППБ;

— теоретические представления о ППБ могут стать основой для разработки методических принципов преодоления их при обучении физикетакая коррекция и предупреждение типичных ошибок, характерных затруднений и заблуждений в учебной мыслительной деятельности учащих ся, предполагает ориентацию преподавателя на когнитивные затруднения обучаемых и рефлексию самим учащимся в потоке своего учебного сознания продуктивных физико-математических мыслительных схем;

— теоретические представления о ППБ в сознании обучаемых — причине таких массовых и устойчивых негативных результатов учения, как типичные ошибки, характерные затруднения и заблуждения в обработке физико-математической информации — могут стать научно-исследовательским инструментом в методике развивающего обучения физике, обладающим объяснительной, прогностической и предписывающей функцией;

Цель исследования заключается в разработке теоретических представлений о психолого-познавательных барьерах в обучении и построении на этом фундаменте научно обоснованной методической концепции предупреждения этого негативного явления в преподавании физики.

Задачи исследования.

1. Разработать понятийный аппарат, позволяющий адекватно описать феноменологически наблюдаемую негативную педагогическую картину: типичные ошибки и характерные просчеты в системе физических знаний и умений учащихся и студентов.

2. Развить теоретические представления, позволяющие не только установить действительные причины наиболее общих ошибок мыслительной деятельности обучаемых при изучении физики, но и выявить механизм формирования основных типов ППБ в обучении физике.

3. На основе сформированных теоретических представлений о феномене психолого-познавательных барьеров разработать методическую концепцию преодоления ППБ при изучении физики.

4. Выяснить объяснительную, предсказательную и предписывающую функции концепции преодоления ППБ как методического инструментария, раскрывающего главные познавательные проблемы обучаемого в современной методической системе развивающего обучения физике.

Метод исследования преимущественно теоретический — в отношении типичных ошибок, заблуждений и мыслительных затруднений обучаемых последовательно развивается системный подход, движение понятий в рамках которого раскрывает базу порождения этих негативных явлений в обучении физике. Выполнен констатирующий педагогический эксперимент, подтверждающий адекватность теоретических построений педагогической реальности. Проведено экспериментальное изучение усвоения физических понятий в условиях преодоления ряда ППБ в сознании учащихся.

Научная новизна и теоретическая значимость исследования. Сформулирована принципиально новая идея: в развивающем обучении учитывать интеллектуальные затруднения обучаемых, опираясь не на фактологию, а на генезис типичных ошибок, характерных трудностей в усвоении и применении физических знаний. Переход от описательно-эмпирического уровня исследования этого вопроса к объяснительно-теоретическому, осуществленный на основе системного похода, привел к новым в методике физики как науке теоретическим представлениям о системе психолого-познавательных барьеров в обучении. Разработанный понятийный аппарат и построенная на его основе методическая концепция преодоления ППБ в обучении физике позволяют выдвинуть новый дидактический принцип — систематического преодоления ППБ в обучении — и открывают новое направление в методике развивающего обучения физике в части разрешения вопросов о характерных мыслительных трудностях обучаемых и о том, как учиться.

Практическая ценность диссертационной работы определяется тем, что разработанные теоретические положения могут быть использованы: при создании учебников и учебных пособий, ориентированных на преодоление ППБ в обучениив научно-исследовательской работе по методике преподавания физикиучителем-методистом (физиком или психологом) в ИУУучителем и вузовским преподавателем физики в качестве рабочего инструмента для анализа учебно-методических материалов на возможные точки рассогласования целей и результатов обучения. Идеи концепции реализованы в учебных пособиях[196−198].

Существенная часть работы выполнена в рамках научно-исследовательской программы НИИ ТО и ПО АПН СССР (НИП 18.12 ЦКП «Сельская школа». ЦКП «Творческая одаренность». Заказ п.п. 5.11.26).

На защиту выносятся следующие основные идеи.

1. Наряду с закономерностями генезиса физического знания, закономерностями понимания существуют и закономерности непонимания, заблуждения, генезиса распространенных мыслительных затруднений обучаемых в усвоении и применении физических знаний. Подобное негативное педагогическое явление может быть продуктивно осмыслено в терминах психолого-познавательных барьеров в обучении. Развиваемые теоретические представления позволяют выдвинуть новый дидактический принцип систематического и целенаправленного преодоления психолого-познавательных барьеров в обучении.

2. Причиной массового и устойчивого рассогласования методических усилий преподавателя физики и результатов собственно учения школьников и студентов являются в первую очередь ППБ исходных когнитивных моделей, технологического стиля и свертки мышления, монологики и алогичного мышления, ППБ исторического типа и языкового сознания, связанные с особенностями обыденного сознания. На основе этих представлений предлагается схематическая модель, отражающая негативные субъективные факторы учебного сознания обучаемого. Развиваемый подход обогащает методику преподавания физики априорным знанием тех точек на «траектории» развития обучаемого (образ, встречающийся у В.В.Давыдова) при изучении физики, в которых наиболее вероятно появление познавательных затруднений,.

3. Выдвигаемый дидактический принцип и предлагаемая модель познавательных затруднений обучаемого раскрываются в системе основных положений методики преодоления ППБ при обучении физике, понимаемой как коррекция и предупреждение типичных затруднений и ошибок в учебной мыслительной деятельности учащихся, как осуществление учащимися рефлексии на сами способы познавательной деятельности. Фиксируя возможные или фактические затруднения, ошибки учащихся, преподаватель физики «разрывает» процесс обучения, протекающий «автоматически», на уровне обыденного мышления, анализирует вместе с обучаемыми причины неудач, разъясняет суть проявившихся ППБ, обнажая разрыв между знанием и заблуждением, непониманием, учит находить причины сложившегося непонимания и помогает обучаемому перейти на более высокий уровень рефлексии, соответствующий теоретическому сознанию. Такая рефлексия ППБ, усиленная элементами занимательности и изобретательства, по сути дела, формирует азы умения учиться, умения обнаруживать и преодолевать ППБ своего сознания.

4.

Введение

в научный обиход теоретических представлений о ППБ, функционирующих в учебном сознании учащихся, расширяет возможности методики физики: позволяет выявить причины типичных мыслительных затруднений обучаемогоустановить и объяснить психологический механизм конкретных ошибок, допущенных обучаемым в применении физических знаний, предсказать и предупредить их вероятное появление. В этом смысле предлагаемая теория является новым научно-исследовательским и педагогическим инструментом, обладающим объяснительной, диагностической, прогностической и предписывающей функцией, с помощью которого может быть решен ряд важных проблем методики развивающего обучения физике (в частности, разработаны методические принципы преодоления ППБ и требования, к учебным пособиям, ориентированным на преодоление ППБ в обучениисформулированы требования к конкретным действиям преподавателя и обучаемого в преобразовании знаний физической теории в приемы познавательной и практической деятельности и критерии анализа учебно-методических материалов на возможные точки рассогласования целей и результатов обучения). * *.

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ.

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПСИХОЛОГО-ПОЗНАВАТЕЛЬНЫХ БАРЬЕРОВ В ОБУЧЕНИИ.

Объясняющая сила теории состоит в интерпретации наблюдаемого явления на основе принципов данной теории. В настоящий момент методика физики не может этого сделать в отношении типичных ошибок, характерных затруднений и ложных представлений в системе физических знаний. В пределах традиционного понятийного аппарата еще довольно долго может продолжаться накапливание и систематизация этих данных без существенного продвижения вперед. Но вклад в понимание того, почему учащиеся, студенты мыслят и используют знания так, как это они делают, т. е. вопреки педагогическим рекомендациям и усилиям, окажется гораздо большим, если отразить этот факт в системе новых понятий, более адекватных педагогической действительности. Ниже представлены результаты нашего опыта развития концептуального аппарата методики обучения физике в этом направлении.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

1. Существующие подходы к выявлению факторов, способствующих снижению трудности учебного материала по физике для усвоения его большим контингентом учащихся без снижения уровня научности и строгости курса, не затрагивают тех особенностей восприятия физики обучаемыми, которые ответственны за устойчивые массовые мыслительные затруднения, типичные ошибки, распространенные заблуждения. В области этих психологических условий реального учебного процесса выделено и исследовано «белое пятно» — специфические субъективные факторы, которые без специального методического вмешательства педагога закономерно ограничивают когнитивные возможности обучаемых.

Подвергнув это явление педагогики. системному анализу в свете результатов известных философских, культурологических, психологических, психолого-педагогических, психолингвистических работ и данных исторической науки по развитию физики, мы приходим к заключению о существовании в сознании обучаемого реальных ловушек мысли — психолого-познавательных барьеров, являющихся генетически исходной основой указанного класса негативных результатов обучения.

Показано, что трудности в усвоении физико-математического знания в значительной мере определяются бессознательными попытками обучаемых осмыслить научные знания на уровне обыденного сознания и с помощью соответствующих ему познавательных стратегий.

2. В результате исследования феноменологически выявлены и они саны основные типы психолого-познавательных барьеров и некоторые механизмы их формирования в обучении. Установлены филогенетические и онтогенетические корни этого феномена неадекватного восприятия учащимися физических теорий, законов, понятий и разработан соответствующий понятийный аппарат. Развитые теоретические представления о ППБ в обучении дают основание, во-первых, идентифицировать эти объекты учебного сознания как причины типичных ошибок, характерных заблуждений в системе физических знаний, во-вторых, утверждать наличие закономерностей в непонимании физики, в-третьих, обосновывают необходимость введения нового дидактического принципа: систематического и целенаправленного преодоления ППБ в обучении. Этот принцип составляет диалектическую пару с принципом научности, дополняя его в области действия субъективных негативных факторов учебного сознания.

Подобные представления являются новыми элементами в теории методики физики. Причем они удовлетворяют общепринятому критерию истинности — позволяют предсказать типичные ошибки и затруднения обучаемых на основе предварительного анализа предъявляемого им учебного материала. Кроме того они имеют ярко выраженную объяснительную и диагностическую функции — по продуктам речемыслительной деятельности учащихся дают возможность выявить психологические причины затруднений конкретного учащегося при изучении физики. Стало быть, включение выявленных нами качественных закономерностей и причин массового рассогласования методических усилий преподавателя физики и результатов учебной деятельности обучаемых в научные основы методики физики существенным образом расширяет объяснитоль ные, прогностические и предписывающие функции этой науки в части объяснения, предсказания, предупреждения и коррекции наиболее распространенных типичных трудностей, ложных умозаключений, непродуктивных познавательных стратегий — психолого-познавательных барьеров среднестатистического обучаемого.

3. Классификация такого сложного объекта, как ППБ в обучении, усложняется интерференцией ППБ различных типов в реальной педагогической ситуации, а кроме того, как оказалось, не может носить линейного характера. Выстраивая систему психолого-познавательных барьеров в обучении, как это следует из второй части диссертационного исследования, необходимо опираться на три системных основания:

— информационная структура содержания учебного материала и меха низмы ее преломления сознанием обучаемого и сознанием обучающего;

— структура учебно-познавательной мыслительной деятельности, навязываемой обучаемому обучающим, и механизмы спонтанных мыслительных стратегий обучаемого;

— организационно-методические элементы процесса обучения и наличные когнитивные модели обучаемого.

Построенная на этой основе система ППБ в обучении позволяет предложить модель «черного ящика» учебного сознания обучаемых, отражающую интеллектуальные затруднения учащихся и студентов при изучении физики. На основании этой модели сформулированы основные положения методической концепции преодоления ППБ в обучении физике.

Преимущество организации усвоения понятий на основе преодоления ППБ в сознании обучаемых в соответствии с выдвинутыми дидактическим и методическими принципами заключается в осуществлении рефлексии на сами способы познавательной деятельности. Объектом усвоения становится не только предметное содержание понятий, но и сама мыслительная деятельность (в диалектическом единстве и противоположности позитивного и негативного в' учебном познании), в ходе которой вырабатываются понятия.

4. Показано, что разработанные теоретические представления о феномене ППБ могут быть действенным инструментом как в анализе учебно-методической литературы, так и в исследовании психолого-педагогических и научно-методических проблем в той их части, которая касается решения вопроса, как учиться. Так, представляется доказанным. что для оптимальной учебы необходимо преодоления ряда психолого-познавательных барьеров в сознании обучаемого и прежде всего ППБ технологического стиля, алогичности и свертки мышления, ППБ исторического типа, неадекватности речи и расщепления учебных дисциплин. Причем преодоление этих и других ППБ в обучении физике невозможно без рефлексии обучаемым этих затруднений.

Проанализированы методические возможности элементов занимательности и изобретательства как для организации этой рефлексии, так и в качестве средства для преодоления ряда психолого-познавательных барьеров. Показана перспективность использования для этой цели элементов ТРИЗ, в частности на основе специально разработанных блоков изобретательских задач с физико-техническим содержанием.

В качестве методического обеспечения подобной деятельности целесообразно использовать материалы, аналогичные разработанным на-ми[196−198−201]. Среди форм вовлечения обучаемых в работу по рефлексии и преодолению ППБ, как показали теоретические и экспериментальные исследования, весьма перспективны такие, как факультетская академия занимательных наук (ФАЗАН) с обязательной публичной защитой студентами и учащимися диссертаций на соискание ученых степеней бакалавров и магистров занимательных наук, уроки физико-технического творчества с использованием элементов ТРИЗ для студентов индустриально-педагогических факультетов и спецкурс для студентов физико-математического факультета педвузов «Использование элементов занимательности и изобретательства в школьном курсе физики для преодоления психолого-познавательных барьеров» .

Как показал соответствующий качественный эксперимент, основные положения концепции преодоления психолого-познавательных барьеров в обучении физике относятся к числу методических факторов, способствующих снижению трудности материала курса физики для усвоения его большим контингентом учащихся. С другой стороны, разработанные принципы предупреждения и преодоления ППБ в сознании обучаемых не являются формальными предписаниями, как, например, правила формальной логики или обобщенные планы учебной деятельности. Это исключает применение этих положений без понимания их смысла. В этом отношении предлагаемая концепция является чисто содержательной теорией.

Из разработанных теоретических представлений о ППБ в обучении физике и основных положений методики их преодоления в качестве теоретических следствий можно сформулировать ряд выводов.

1. Главный из них состоит в том, что все компоненты методики физики как науки — чему учить, как учить и чему учиться — взаимосвязаны. Отсюда следует, что бессмысленно ставить вопрос, хороша или плоха методическая разработка, если она не учитывает научно-методических достижений по каждому из указанных направленийона просто не является необходимой и достаточной методической системой. В частности, если не учитываются интеллектуальные затруднения среднестатистического обучаемого[184], то позитивный выход методики, как правило, относительно невелик — всего лишь 15−20%.

2. Число не контролируемых педагогом факторов бессознательной обработки обучаемым учебной физико-математической информации, непредсказуемое функционирование которых вызывает в реальном учебном процессе негативные результаты в формировании знаний и умений обу чаемых, можно существенно уменьшить, если использовать методическую концепцию предупреждения и преодоления ППБ в обучении физике.

3. Активное использование преподавателем физики основных положений концепции ППБ, применение элементов занимательности и ТРИЗ для их предупреждения, рефлексия обучаемым возможных трудностей и приемов их преодоления качественно меняют структуру предъявления учебного материала, не приводя к перегрузке обучаемых.

4. Рассмотренная в диссертации область инструментального использования теоретических представлений о ППБ и механизмах их формирования может быть существенно расширена, в частности на случай сравнительного анализа и экспертной оценки учебно-методической литературы. Одним из критериев сравнительного анализа текстов могут быть точки вероятного рассогласования целей и результатов обучения. т.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8. 9.

10.

И.

12.

13.

14.