Технология развивающего обучения в системе профильной подготовки абитуриентов технического вуза по физике

Глубокие социально-экономические изменения, произошедшие в нашей стране в последние десятилетия, кардинальная смена государственных, общественных и личностных приоритетов с особой остротой поставили задачу разработки и реализации новой образовательной парадигмы в форме совокупности новых руководящих идей и принципов в сфере образования. Ее важнейшими составляющими являются концепции непрерывности и гуманизации образования, к основным приоритетам которых, в свою очередь, относятся формирование у обучающихся целостного миропонимания и научного мировоззрения, адекватного последним достижениям фундаментальных наук, развитие целостной личности, обладающей широким кругозором, творческим мышлением и способной к дальнейшему саморазвитию в сложных и быстро меняющихся социально-экономических и технологических условиях.

В Концепции модернизации российского образования на период до 2010 г. общее образование рассматривается как сквозная линия всей системы образования, как ступень, предшествующая профессиональной подготовке, и как система специальной подготовки в старших классах (профильное обучение). В свою очередь, профессиональное образование с этих позиций обсуждается не только в традиционном смыслеоно представляется как основа образования, проходящая через все его ступени. Таким образом, с позиции непрерывного образования общее образование и последующая профессиональная подготовка являются структурными элементами единой системы, имеющими общие цели, содержание, методы, формы и средства обучения.

Заметим, что особую роль в подготовке молодых специалистов играет довузовский период обучения, поскольку именно в этом возрасте происходит наиболее активный процесс формирования устойчивой мотивации к приобретению определенной профессии, становление навыков самостоятельной, осознанной, творческой работы, получение базовых знаний. По мнению психологов, данный возраст является периодом зарождения и развития гипотетико-дедуктивного мышления, способности абстрагировать собственную мысль (Ж. Пиаже, В. Э. Мильман и др.). При правильном обучении учащихся осуществляется перенос интеллектуальных приемов деятельности, научного подхода к решению задач в рамках как одной конкретной дисциплины, так и других смежных с ней дисциплин. Умственное развитие старшеклассников заключается не только в накоплении знаний и изменений отдельных свойств интеллекта, но и в умении применять эти знания, в формировании индивидуального стиля умственной деятельности.

Как известно, большая часть дисциплин технического цикла опирается в своей основе на те или иные фундаментальные научные теории, прежде всего физические. Научное знание физики, характеризующееся наивысшим уровнем естественнонаучной систематизации и построенное в соответствии с единой методологией науки, регулирует и стимулирует развитие практически всего спектра инженерных дисциплин.

Еще раз отметим, что учебный предмет «физика» в техническом университете играет фундаментальную роль в системе научного знания и является системообразующей дисциплиной в структуре профессиональной подготовки будущих специалистов. Школьный предмет «физика» формирует понятийный аспект мировоззрения научной картины мира, а также интеллектуальные приемы познавательной деятельности учащихся. С позиций концепции непрерывного образования возникает задача построения системно-целостного непрерывного физического образования.

Система профильного образования, созданная в техническом университете, имеет специфические особенности: ознакомление, усвоение основного теоретического материала учебной дисциплины «физика» происходит на уроках в общеобразовательной школе, а задачей системы довузовской подготовки является формирование навыков и умений осознанного применения теоретических знаний в знакомой, измененной и новой ситуациях. Применение знаний в названных выше ситуациях подразумевает сформированность умений объяснять физические явления, анализировать процессы на качественном и расчетном уровнях, иллюстрировать роль физики в создании и совершенствовании технических устройств.

• Одним из возможных научно обоснованных путей решения задачи построения гуманистического непрерывного физического образования и повышения познавательной активности старшеклассников является технологиза-ция процесса развивающего обучения. Именно технология развивающего обучения (далее — РО) физике учащихся в системе профильного образования, реализуемого в ходе довузовской подготовки абитуриентов, — это способ организации учебного процесса, включающий содержательную и функциональную структуры, механизм управления, заданность учебного процесса и его результативности, контролируемость и воспроизводимость результатов.

Все сказанное выше позволяет определить и те возможные противоречия, с которыми приходится сталкиваться в реальном процессе довузовской подготовки абитуриентов. Основными противоречиями, на наш взгляд, являются следующие:

— между требованиями, предъявляемыми к выпускнику общеобразовательной школы, и реальным уровнем его подготовки по физике к сдаче ЕГЭ и последующему обучению в техническом вузе;

— между всем известным пониманием физики во втузе не только как естественнонаучной фундаментальной, но и как общепрофессиональной дисциплины (за связь практически со всеми специальными дисциплинами), и отсутствием такого тезиса в существующих федеральном и региональном (вузовском) компонентах принятого сейчас образовательного стандарта;

— между несформированностыо единого комплекса дидактических материалов (КДМ) в системе довузовской подготовки выпускников (далее ДПВ) школ, направленных не только на сдачу ЕГЭ и поступление во втуз, но и на дальнейшее успешное обучение в нем, и сложностью определения возможной технологии его реализации в современных условиях, а также программного и методического обеспечения различных видов учебной деятельности, соотносимых с будущей специализацией инженеров;

— между необходимостью системного подхода к созданию активной обучающей среды и существующей еще практикой отказа даже от фрагментарного применения компьютеров в ходе ДПВ, несмотря на наметившиеся пути реформирования нашего образования в контексте Болонской конвенции.

Названные выше противоречия определяют тему и актуальность нашего исследования.

Объект исследования: педагогический процесс обучения физике в системе довузовской подготовки абитуриентов технического вуза.

Предмет исследования: технология развивающего обучения физике в системе профильной подготовки абитуриентов технического вуза.

Цель исследования: повышение уровня подготовки абитуриентов по физике к предстоящей процедуре тестирования в форме ЕГЭ и дальнейшему обучению их в техническом вузе.

Гипотеза исследования состоит в том, что качество подготовки абитуриентов к последующей учебе в техническом вузе может быть повышено, если:

— разработать модель развивающего обучения физике в системе профильной подготовки абитуриентов технического вуза;

— спроектировать и внедрить в учебный процесс профильной подготовки абитуриентов научно обоснованную технологию развивающего обучения физике в виде комплекса дидактических материалов, реализующих развивающий и индивидуальный характер обучения и способствующих формированию навыков самообучения;

— разработать педагогические тесты, позволяющие систематически и объективно контролировать уровень усвоения учебного материала и научно обосновать достоверность и надежность педагогических измерений.

В соответствии с гипотезой и целью нами сформулированы следующие конкретные задачи исследования.

1. На основе анализа педагогической, психологической и методической литературы разработать модель развивающего обучения физике, способствующую повышению качества и непрерывности физического образования абитуриентов и студентов технического вуза.

2. Разработать и внедрить в учебный процесс развивающего обучения физике абитуриентов технического вуза комплекс дидактических материалов, обеспечивающих эффективную реализацию развивающего и индивидуального характера обучения физике и стимулирующих развитие креативных способностей учащихся.

3. Разработать научно обоснованный диагностический инструментарий, позволяющий систематически и объективно контролировать динамику усвоения учащимися учебного материала, и проанализировать возможности их совершенствования.

4. Определить реальную эффективность применения технологии развивающего обучения физике в системе профильного образования технического университета.

Методологическую основу исследования составили: диалектический метод познания действительности и философская теория деятельностисистемно-комплексный и личностно-деятельный подход к изучению педагогических процессовконцепции фундаментальности, непрерывности и гуманизации образованияпринципы отбора и структурирования содержания образованияклассификация методов обученияработы педагогов, психологов и методистов по проблемам организации педагогических процессов и формированию навыков самообразования учащихся.

Теоретической основой исследования являются: психологическая теория деятельности (С.Л. Рубинштейн, А. Н. Леонтьев, Л. С. Выготский, П. Я. Гальперин и др.) — педагогическая теория системного и личностно-деятельного подхода к организации процесса обучения (В.Г. Афанасьев, Н. Г. Абрамов, В. И. Андреев, В. И. Каган, И. А. Сычеников, И.П. Яковлев) — теория непрерывного образования (К.Е. Вазина, С. А. Тангян, Л. О. Филатова,.

B.C. Леднев, Ю.К. Бабанский) — теория отбора и структурирования содержания образования (И.Я. Лернер, В. В. Краевский, М. Н. Скаткин, Л. В. Занков, Д. Б. Эльконин, М. А. Данилов, B.C. Леднев, И. П. Волков, Г. П. Корнев,.

C.Н. Архангельский) — классификация методов обучения (И.Я. Лернер, М. А. Данилов, Б. П. Есипов, М. Н. Скаткин, Г. И. Щукина, И. Т. Огородников, М. Н. Махмутов, Ю.К. Бабанский) — педагогическая таксономия когнитивной области деятельности (Б. Блум, В. П. Беспалько, М. В. Кларин, В.Н. Михель-кевич, В. В. Гузеев, А. Г. Бусыгин, В. Н. Максимова, В. Г. Королев, В.П. Симонов) — теория самостоятельной познавательной деятельности обучающихся (П.И. Пидкасистый, Т. И. Шамова, Ю. А. Кустов, В.В. Давыдов) — теория педагогических технологий (В.П. Беспалько, А. Я. Савельев, И. С. Карасова, М. Е. Бершадский, Ю. К. Чернова, В. Ф. Башарин, Л. В. Загрекова, В.В. Нико-лина) — методика обучения физике (А.И. Бугаев, С. Е. Каменецкий, A.A. Пинский, Л. С. Хижнякова, A.B. Усова, A.A. Зиновьев, П. И. Самойленко, Е. И. Огородников, В. Г. Разумовский, А. Т. Глазунов, В.А. Бетев) — теория дидактического тестирования (А. Анастази, B.C. Аванесов, М. Б. Челышкова, Г. Витулак, А. Г. Шмелев, Е. А. Михайлычев, Ю. З. Гильбух, Дж. Класс, Дж. Стенли).

Для проверки указанной гипотезы и решения поставленных задач использовалось диалектическое сочетание теоретических и практических методов и приемов исследования.

Теоретические методы: изучение и анализ специальной философской, психологической, социальной, естественнонаучной, педагогической и методической литературы с целью выявления различных точек зрения на изучаемую проблему и определения методологических основ исследования, обоснования теоретических положений проектирования и конструирования технологии личностно-ориентированного обучения физике в системе довузовской подготовки.

Практические методы: педагогическое проектирование и моделированиепедагогический экспериментметод содержательно-знаковой наглядностипедагогическая диагностика: анализ результатов текущего и итогового контроляматематическая обработка результатов дидактического тестирования.

Исследовательской базой служила система довузовской подготовки, в состав которой входят технические классы, подготовительные курсы Самарского государственного технического университета и других учебных заведений, преподаватели и школьные учителя, школьники и студенты втуза. В опытно-экспериментальной работе на различных этапах приняло участие 2849 человек.

Исследование включало следующие этапы.

На первом этапе (1995;2000 гг.) осуществлен теоретический анализ психолого-педагогической, научно-методической и учебно-методической литературы по проблеме исследованияопределены методология и методика исследованиясформулирована рабочая гипотезаопределена программа ее экспериментальной проверки на примере плотных методических материалов.

На втором этапе (2000;2003 гг.) определялись структурные элементы и основные этапы проектирования и конструирования педагогической технологииразрабатывалась рабочая программа учебной дисциплины «физика» для системы довузовской подготовки к поступлению в технический университетпроектировались дидактические средства обучения по основным разделам физикиконструировались дидактические средства рубежного и итогового контроля усвоения учебного материалаосуществлялась экспериментальная проверка правильности гипотезы исследования и эффективность спроектированной технологии.

На третьем этапе (2003;2006 гг.) проводилась корректировка отдельных структурных элементов технологиисистематизировались и математически обрабатывались эмпирические результаты итогового тестирования по физике на предварительных экзаменах по физикеанализировалась успеваемость выпускников технических классов (ТК) и подготовительных курсов.

ПК) при последующем обучении в техническом университетеподводились итоги исследования.

Научная новизна исследования заключается в следующем: на основе психолого-педагогического анализа деятельности старшеклассников, связанной с их подготовкой к поступлению и последующей учебе во втузе, предложена модель развивающего обучения физике, реализующая концепции преемственности, индивидуализации и непрерывности физического образования абитуриентов и студентов технического вузаисследована и обоснована технология формирования физико-математических знаний в условиях осуществления реальной межпредметной связи между физикой и математикой в ходе довузовской подготовки абитуриентов к поступлению и обучению во втузепредложен комплекс дидактических материалов (КДМ), который реализует дифференциальный и индивидуально-личностный характер обучения старшеклассников, стимулирует развитие креативных способностей и навыков самостоятельной когнитивной деятельности учащихся — будущих студентов технического вузаразработаны научно обоснованные педагогические тесты, позволяющие систематически и объективно контролировать уровень усвоения учебного материала и способы познавательной деятельности учащихся в ходе ДПВ.

Теоретическая значимость исследования состоит в обосновании и разработке модели технологии развивающего обучения физике учащихся системы ДПВ технического университета, способствующей повышению качества, эффективности и непрерывности обученияв создании методики организации самостоятельной познавательной деятельности старшеклассников, способствующей формированию навыков самообразования и развитию креативных способностей учащихсяв обосновании достоверности и надежности измерения уровня усвоения знаний, сформированности умений и навыков познавательной деятельности учащихся, а также уровня трудности заданий педагогических тестов.

Практическая значимость исследования заключается в создании, апробировании и внедрении технологии развивающего обучения физике в тех-Ф нических классах, на подготовительных курсахв разработке личностноориентированных дидактических средств обучения, формирующих активную, сознательную и самостоятельную познавательную деятельность старшеклассников, которые сконструированы в форме комплекса дидактических материалов (КДМ) и в виде тестов рубежного и итогового контроля, позволяющих осуществлять надежную и достоверную педагогическую диагностику. Также предложены основные тесты итогового нормативно-ориентированного контроля, выявлены конкретные пути его улучшения с точки зрения теории дидактического тестирования. Установлены четкие по* казатели реальной эффективности применения разработанной технологии РО физике по результатам:

1) пробных экзаменов;

2) поступления учащихся во втуз;

3) успеваемости выпускников ТК и ПК при последующем их обучении в техническом университете.

Апробация результатов исследования осуществлена через публикации и участие в научных конференциях (международных, республиканских, региональных): «Информационные технологии в процессе научения физике» Ф (Самара, 1999) — «Теория, методика и технологии обучения в XXI веке» (Самара, 2000) — «Интеграция образования, науки и производства — главный фактор повышения эффективности инженерного образования» (Казань, 2000) — «Актуальные проблемы университетского образования» (Самара, 2000) — «Синергетика современного управления социально-экономическими системами» (Тольятти, 2004) — «Социально-экономические и инновационные проблемы региона» (Самара, 2005) — «Современные проблемы науки и образования» (Харьков, 2005) — «Развивающие аспекты процесса обучения физике» (Самара, 2005) — «Проблемы информатики в образовании, управлении, экономике и технике» (Пенза, 2005) — «Инновационные процессы в высшей школе».

Краснодар, 2005) — «Акмеология общего и профессионального образования» (Екатеринбург, 2005, 2006) — (Самара, 2005).

Внедрение. Разработанная личностно-ориентированная технология обучения физике внедрена в учебный процесс технических классов г. Самары, Самарской и Оренбургской областей, республик Татарии и Башкирии, на подготовительных курсах в городах Самары, Астрахани, Волгограда. Разработанная методика оценки основных характеристик нормативно-ориентированных тестов итогового контроля применена для обработки эмпирических данных репетиционных экзаменов 2003, 2004 и 2005 года.

На защиту выносятся следующие положения.

1. Модель развивающего обучения физике в системе профильной подготовки абитуриентов создает организационно-педагогические условия реализации концепций индивидуализации и непрерывности физического образования.

2. Технология развивающего обучения физике в виде целостного комплекса дидактических материалов, реализующего индивидуальный характер обучения физике абитуриентов, формирует у них мотивационную сферу, индивидуальный стиль мышления, навыки самоуправления познавательной деятельностью, способности к дальнейшему саморазвитию в процессе подготовки к поступлению в технический вуз и последующей успешной учёбы в нём.

3. Дидактические средства текущего рубежного и итогового педагогического контроля с учётом методики позволяют определить основные характеристики нормативно-ориентированных тестов для фиксации реального уровня усвоения знаний, сформированности умений и навыков познавательной деятельности учащихся в ходе профильной подготовки выпускников школ к обучению во втузе.

Выводы по второй главе диссертации.

1. После проектирования технологии развивающего обучения физике в системе профильного образования технического университета на этапе конструирования разработан комплект дидактических средств обучения (КДМ), позволяющих осуществить индивидуализацию и дифференциацию научения в сфере ДПВ.

2. Подготовленные контролирующие тематические тесты коррелируют с заданиями ЕГЭ и позволяют: а) повысить общую эффективность наученияб) минимизировать время проверки и в) систематически проводить компьютерное тестирование. Уровень сложности заданий контролирующих тестов, время их выполнения соответствуют общепринятой педагогической практике.

3. Из всего многообразия физических задач для тренировочных и контролирующих тестов нами часто выбирались задания: 1) с физическим содержанием, отражающим специфические особенности специальностей технического университета- 2) с демонстрацией ведущей роли теоретических знаний в овладении будущей профессией- 3) с реальной возможностью осознания самого процесса учения как деятельности, связанной с познанием одной из форм (физической) окружающей нас действительности.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ РАЗВИВАЮЩЕГО ОБУЧЕНИЯ ФИЗИКЕ В СИСТЕМЕ ПРОФИЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ.

3.1. Методика математико-статистическои обработки эмпирических данных, полученных в эксперименте.

Самарская область участвует в эксперименте по введению единого государственного экзамена с 2001 г. Поэтому с 2001 г. зачисление, например, в СамГТУ на 50% специальностей проводится по оценкам, полученным на ЕГЭ, а зачисление на остальные специальности — по результатам вступительных испытаний с помощью экзаменационных материалов, подготовленных предметными комиссиями. Для того чтобы оценка знаний, умений и навыков абитуриентов проводилась в максимально однородных (близких к объективным) условиях, экзаменационные материалы вступительных экзаменов в СамГТУ были подготовлены в виде тестовых заданий. Структура, содержание и учет методических особенностей предлагаемых (разработанных) нами итоговых контролирующих тестов 2003 г. показаны ниже.

Каждый вариант теста по физике состоял из 15 заданий части А, 5 заданий части В и 3 заданий части С. Задания части, А ориентированы на проверку подготовки учащихся по физике на базовом уровне по всему курсу физики. Каждый правильно выбранный ответ части, А оценивался 3 баллами. В части В требовался краткий численный ответ на задачу, соответствующую повышенному уровню подготовки абитуриентов. При выполнении заданий части В проверялось умение использовать два или более физических закона, понятия, определения. Очевидно, что в этих заданиях невозможно выбрать правильный ответ методом подстановки или методом размерности, определить направление поиска ответа по приведенным вариантам или путем угадывания. Поэтому правильный ответ части В оценивался 5 баллами. В части С необходимо было дать развернутое решение и четко сформулированный ответ. При выполнении заданий части С предполагалось использование законов физики в измененной или новой ситуации, проверялось владение анали-тико-синтетическим уровнем деятельности. Выполнение этих заданий, как известно, требует высокого уровня подготовки абитуриентов и поэтому идеально выполненное задание части С оценивалось нами в 10 баллов.

Эквивалентность различных вариантов теста обеспечивалась (на этапе разработки контрольно-измерительных материалов в строгом соответствии с кодификатором элементов содержания курса физики [22- 68- 69]) включением заданий — однотипных, примерно одинаковых по уровню сложности, расположенных на одних и тех же местах в различных вариантах комплекта, за счет изменения численных данных. Каждый комплект содержал 12 вариантов тестов. На выполнение теста отводилось 210 минут.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Для реализации непрерывного физического образования учащихся в системе довузовской подготовки, развития творческого потенциала будущих специалистов инженерного профиля нами спроектирована, исследована и реализована технология развивающего обучения физике.

Ведущим подходом при проектировании данной технологии является деятельный, при котором абитуриенты усваивают материал в деятельности и в учебном процессе занимают позицию не только объекта, но и субъекта процесса обучения, что способствует осознанному и потому прочному усвоению базовых знаний и развитию навыков самоуправления своей познавательной деятельностью. Индивидуализация обучения в нашем случае реализуется за счет специально разработанной в методическом плане организации учебного процесса. Управление и активизация познавательной деятельности учащихся осуществляются через содержание дидактических материалов и последовательность их подачи с привлечением КДМ.

Проведенные нами исследования и полученные при этом результаты педагогического эксперимента позволяют сделать следующие выводы.

1. На основе анализа педагогической, психологической и методической литературы определены структурные элементы и основные этапы проектирования и конструирования технологии развивающего обучения физике в системе довузовской подготовки абитуриентов, поступающих в технический университет. Содержание обучения нами структурировано в виде рабочей программы с учетом времени обучения учащихся и в соответствии со структурно-логической схемой учебного предмета «физика».

2. Разработанный комплекс дидактических материалов (КДМ), адекватных выбранной теории поэтапного формирования умственных действий, позволяет реализовать индивидуально-личностный подход и дифференциацию обучения, устранить разрыв между содержанием, методами и средствами обучения в школе и вузе, осуществить непрерывность физического обучения, способствует развитию личности обучаемого (в том числе и КСЛ). С помощью разработанных нами дидактических средств обучения интенсифицируется процесс обучения, меняется стиль общения субъектов педагогической системы (преподаватель и учащийся) с авторитарного на коллегиальный.

3. Разработаны контролирующие тесты и система оценивания текущих и итоговых результатов обучения, позволяющие минимизировать временные затраты преподавателей при проверке тестов, проводить компьютерное тестирование, повысить эффективность и объективность контроля. Характеристики разработанных итоговых тестов по физике сопоставимы с аналогичными характеристиками контрольных измерительных материалов ЕГЭ и соответствуют требованиям теории дидактического тестирования.

4. Подтверждена эффективность предложенной технологии развивающего обучения физике в системе профильного обучения технического университета. Зафиксирована положительная динамика успеваемости по физике выпускников ТК и ПК при последующем обучении в техническом университете, что свидетельствует не только о реальной сформированности у выпускников профильного обучения общеучебных умений, но и об устойчивой положительной мотивации и прочных навыках самоорганизации познавательной деятельности по учебной дисциплине «физика», а также о реализации концепций непрерывности физического образования учащихся ДПВ и студентов технического университета.