H000257 Курсовая работа Теоретические основы современных технологий обучения физике

Глава 1 Основы современных технологий в обучении физики

1.1 Основные требования ФГОС нового поколения по физике

В настоящее время в системе российского образования введены стандарты нового поколения. Педагоги, изучая эти стандарты, относятся к ним неординарно. Одни считают, что эти стандарты не внесли ничего нового, другие выделяют главные моменты стандартов и готовы глубоко их изучать и применять в практической деятельности.

На всех методических объединениях учителей физики тема стандартов и применение педагогических технологий в процессе обучения физики являются главной темой обсуждения.

Из беседы с учителем физики Медведевской средней школы №2 А. П. Громовой, мы выяснили, что в настоящее время свобода школ в составлении учебных планов, выборе вариативных учебных курсов и педагогических технологий приводит к тому, что каждое образовательное учреждение выстраивает свою траекторию в  процессе обучения. Но при всем многообразии подходов к организации учебного процесса, необходимо сохранение единого образовательного пространства страны. Именно эту роль и призваны исполнять государственные образовательные стандарты.

Сравнивая содержание стандартов нового поколения и прежних, мы пришли к выводу, что они значительно отличаются друг от друга.  Основное отличие нового стандарта образования от предыдущего состоит в том, что он не определяет предметного содержания образования. Документ «Федеральный государственный образовательный стандарт» (ФГОС) содержит систему требований по трем направлениям: требования к результатам освоения основной образовательной программы (личностные, метапредметные, предметные); требования к структуре основной образовательной программы; требования к условиям реализации основной образовательной программы (финансы, кадры, материально-техническое оснащение и т.д.).

В последнем разделе определены требования к оснащению кабинетов, хотя там не приведен список оборудования для кабинета физики, но есть требования к квалификации кадров и т.п.  Во втором разделе описывается содержание основной образовательной программы, которая будет разрабатываться каждым образовательным учреждением.

Для физики выделены следующие требования к результатам обучения в основной школе: «1) формирование представлений о закономерной связи и познаваемости явлений природы, об объективности научного знания; о системообразующей роли физики для развития других естественных наук, техники и технологий;  научного мировоззрения как результата изучения основ строения материи и фундаментальных законов физики; 2) формирование первоначальных представлений о физической сущности явлений природы (механических, тепловых, электромагнитных и квантовых), видах материи (вещество и поле), движении как способе существования материи; усвоение основных идей механики, атомно-молекулярного учения о строении вещества, элементов электродинамики и квантовой физики; овладение понятийным аппаратом и символическим языком физики; 3) приобретение опыта применения научных методов познания, наблюдения физических явлений, проведения опытов, простых экспериментальных исследований, прямых и косвенных измерений с использованием аналоговых и цифровых измерительных приборов; понимание неизбежности погрешностей любых измерений; 4) понимание физических основ и принципов действия (работы) машин и механизмов, средств передвижения и связи, бытовых приборов, промышленных технологических процессов, влияния их на окружающую среду; осознание возможных причин техногенных  и экологических катастроф. [стандарт]

Для написания учебников или создания контрольных измерительных материалов столь обобщенных требований к результатам недостаточно, поэтому необходимо их конкретизировать, для этого призваны документы, входящие в сопровождение ФГОС: фундаментальное ядро содержания общего образования; примерная основная образовательная программа образовательного учреждения; основная школа. [стандарт]

Документ «Фундаментальное ядро содержания образования» должен выделить то главное содержание естественных наук, которое необходимо изучать школьникам XXI века. Учителя физики понимают, что до сих пор они ограничивались  преподаванием физики, т. к.  в содержание учебников не вошли новые физические открытия. Содержание школьного курса физики, определяемое новым фундаментальным ядром, практически не претерпело изменений.

Документ «Примерная основная образовательная программа образовательного учреждения. Основная школа» (объемом 450 страниц) конкретизирует требования стандарта к образовательным результатам, так как содержит примерные программы и планируемые результаты обучения по всем предметам.  Кроме того предполагается наличие и еще одного документа «Система оценки планируемых результатов по физике», в котором должны быть представлены образцы заданий для проверки планируемых результатов. Для окончательного анализа стандартов двух поколений их следует сравнить.

 Сравнение требований к выпускнику основной школы в соответствии с ФГОС  1-го и 2-го поколений (таблица 1).

Таблица 1 – Сравнение требований к выпускнику основной школы в соответствии с ФГОС  1-го и 2-го поколений

ФГОС  1-го поколения

(требования к выпускнику, блок по физике)

ФГОС  2-го поколения (метапредметные результаты, программа развития УУД)

умение представлять информацию в разных формах (словесно, с помощью графиков, математических символов, рисунков и структурных схем)

осуществление самостоятельного поиска информации естественнонаучного содержания с использованием различных источников (учебных текстов, справочных и научно-популярных изданий, компьютерных баз данных, ресурсов сети Интернет), умение обрабатывать информацию)

умение представлять информацию в разных формах (словесно, с помощью графиков, математических символов, рисунков и структурных схем)

осуществление самостоятельного поиска информации естественнонаучного содержания с использованием различных источников (учебных текстов, справочных и научно-популярных изданий, компьютерных баз данных, ресурсов сети Интернет), умение обрабатывать информацию)

использование физических приборов и измерительных инструментов для измерения физических величин,  представление результатов измерения и выявление эмпирических зависимостей

умение приводить примеры практического использования физических знаний, использование приобретенных знаний и умений в практической деятельности и повседневной жизни умение создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, модели и схемы для решения учебных и познавательных задач

 владение информационно-коммуникационными технологиями, поиском, построением и передачей информации, презентацией выполненных работ, основами информационной безопасности, умением безопасного использования средств информационно-коммуникационных технологий (далее – ИКТ) и сети Интернет

умение создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, модели и схемы для решения учебных и познавательных задач

владение информационно-коммуникационными технологиями, поиском, построением и передачей информации, презентацией выполненных работ, основами информационной безопасности, умением безопасного использования средств информационно-коммуникационных технологий (далее – ИКТ) и сети Интернет

формирование у обучающихся основ культуры исследовательской и проектной деятельности и навыков разработки, реализации и общественной презентации обучающимися результатов исследования

формирования опыта переноса и применения универсальных учебных действий в жизненных ситуациях [стандарт]

Серьезное отличие стандартов состоит в том, что выпускник должен овладеть технологиями социальной адаптации, у него должны быть сформированы компетенции применения опыта и переноса знаний в новые жизненные ситуации. [стандарт]

Каждый из тематических разделов планируемых результатов (механические, тепловые, электромагнитные и квантовые явления) включает примерно одинаковый перечень требований, различающийся перечнем содержательных элементов, на которых формируется указанный вид деятельности. Планируемые результаты в тематических разделах предполагают объяснение изученных физических явлений на основе усвоения понятийного аппарата науки (физические величины, законы, модели) и решение задач. [стандарт]

Наибольшей новизной отличается группа планируемых результатов, связанная с освоением понятийного аппарата. Мы привыкли, что это обязательный элемент обучения. В настоящее время привычной является ситуация, когда в рамках итоговой аттестации проверяется воспроизведение названий основных физических величин, их единиц измерения, основных формул и т.п. По новым требованиям на итоговую аттестацию предлагается выносить лишь умения использовать изученный понятийный аппарат либо для описания тех или иных ситуаций, либо для решения познавательных задач. [стандарт]

Физические понятия, величины и формулы — это язык науки, и его необходимо освоить. Но итогом обучения должно быть не знание отдельных слов из этого языка, а умение на нем объясняться, то есть использование этого языка для описания окружающей действительности, конечно, в той ее части, которая может быть описана языком физики. [стандарт]

Изменится и процедура итогового контроля: для тех, кто не сможет вспомнить отдельные величины или формулы предлагается воспользоваться справочником. При этом учащемуся предлагается полноценный справочник, в котором представлены не только таблицы значений разнообразных величин, но и перечень всех формул и законов, физических величин и единиц их измерения. [стандарт] Соответственно и контролироваться теперь можно не то «Как это называется?» или «Как это обозначается?», а только «Как это применяется?». А это уже реальный переход от школы памяти к школе деятельности, о которой так много говорится в ФГОСе. Например, для планируемого результата по механике: «Анализировать свойства тел, механические явления и процессы, используя физические законы и принципы, выделяют два умения: различать словесную формулировку и математическое выражение закона; применять закон для анализа процессов и явлений». [стандарт]

Примерная программа и планируемые результаты основного общего образования по физике, представленные в материалах стандарта второго поколения, переориентируют на обновленные цели физического образования и применение педагогических технологий для достижения планируемых результатов обучения. Для достижения этих результатов должны применяться комплексные технологии, к которым относятся проектные и исследовательские технологии обучения физике, личностно-ориентированные и технологии формирования универсальных учебных действий.

1.2 Технологии формирования универсальных учебных действий по физике

В Федеральном государственном образовательном стандарте основного общего образования нового поколения выделено, что  «важнейшей задачей современной системы образования является формирование универсальных учебных действий, обеспечивающих школьникам умение учиться, способность к саморазвитию и самосовершенствованию».  [стандарт]

Овладение учащимися универсальными учебными действиями (УУД) создают возможность самостоятельного успешного усвоения новых знаний, умений и компетентностей, включая организацию усвоения, то есть умения учиться. Эта возможность обеспечивается тем, что УУД – это обобщенные действия, порождающие широкую ориентацию учащихся в различных предметных областях познания и мотивацию к обучению. [стандарт]

УУД призваны помочь ученику самостоятельно и творчески решать научные, производственные, общественные задачи; вырабатывать свою точку зрения и критически мыслить; систематически и непрерывно пополнять свои знания путём самообразования и самосовершенствования. Именно об том идёт речь в стандартах образования второго поколения. [стандарт]

Русcкий мыслитель Д. И. Писарев в одной из своих работ говорит о проблеме разобщенности содержания школьных предметов, «оторванности друг от друга различных  учебных предметов», отсутствии метапредметного подхода. Высказанная им идея, что «мозг ученика - вечное поле сражения» и в настоящее время является актуальной. [ Сочинения в четырех томах. Том 1. Статьи и рецензии 1859-1862

   М., Государственное издательство художественной литературы, 1955]  Для решения данного противоречия в ФГОС был введен метапредметный подход в образовании и разработаны метапредметные образовательные технологии.

В рамках внедрения ФГОС ООО выделяются такие современные образовательные технологии, которые помогают сформировать УУД, как проблемное обучение, проектная и исследовательская деятельность, информационно-коммуникационные технологии, дискуссия, технология развития критического мышления, уровневая дифференциация, кейс-технология.

Мы решили объединить педагогические технологии в три большие группы: это технологии формирующего обучения, технологии развивающего обучения, технологии личностно-ориентированного обучения. Данные технологии представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Педагогические технологии                                

Группы Задачи Технологии

Технологии формирующего обучения Освоение базовых знаний и ключевых компетенций. Технология полного усвоения.

Алгоритмическая технология.

Технология поэтапного формирования понятий и умственных действий (П.Я. Гальперин).

Модульная технология (В.М. Монахов).

Технологии развивающего обучения Обеспечение развития познавательных, творческих способностей, способности видеть и решать проблемы в различных жизненных ситуациях. Проблемно-поисковая технология (проблемное обучение, «мозговой штурм»).

Технология моделирующего обучения (имитационные, деловые игры).

Коммуникативно-диалоговые технологии (дискуссия, диспут).

Технология критического мышления.

ИКТ – технологии.

Проектные и исследовательские технологии.

Технологии личностно ориентированного обучения Развитие субъективности учащегося, способности принимать собственное решение, брать ответственность на себя. Обучение на основе личностно значимых ситуаций.

Разноуровневое обучение («лестница достижений», «портфолио»).

Технологии дифференциации и индивидуализации обучения.

Обучение в сотрудничестве (В.К. Дьяченко).

Кейс-технологии.

Рассмотрим теорию педагогических технологий, способствующих формированию универсальных учебных действий для реализации ФГОС второго поколения.

 Технология полного усвоения – это организация единого педагогического процесса, в котором присутствует фиксированный уровень овладения знаниями, умениями и навыками, используя при этом для каждого обучающегося время, методы, формы и условия труда. Для данной технологии характерно достижение планируемых результатов обучения всеми учащимися. [Полат Е.С.  Новые педагогические технологии. – М:, Мир, 1997.]

Модульная технология    –  формирование педагогического пути в образовании, путем  обеспечения индивидуализации обучения  по содержанию обучения, по темпу усвоения, по уровню самостоятельности, по методам и способам учения, по способам контроля и самоконтроля. Цель модульной технологии – помощь в воспитании самостоятельности обучающихся и формирование навыков работы с учебным материалом, учитывая индивидуальные особенности учащихся. [Монахов В. М. Педагогическая технология профессора В. М. Монахова // Спец. выпуск «Педагогического вестника» - Успешное обучение, 1997.]

Проблемно-поисковая технология – это технология создание особого пространства учебной деятельности, в которой учащийся совершает субъективное открытие закона, явления, закономерностей; осваивает метод познания и систему приобретения новых познаний о действительности. Для реализации проблемно-поисковой технологии используются метод проблемного обучения и «мозговой штурм». [Подласый И.П. Педагогика. – М., 2002.]

Проблемное обучение  – это организация педагогического процесса, когда ученик систематически включается учителем в поиск решения новых для него проблем. Структура процесса проблемного обучения представляет собой систему связанных между собой и усложняющихся проблемных ситуаций.  

Для реализации коммуникативно-диалоговых технологий используется метод дискуссии.

Дискуссия – публичное обсуждение какого-либо спорного вопроса, проблемы.

В настоящее время она является одной из важнейших форм образовательной деятельности, стимулирующей инициативность учащихся, развитие рефлексивного мышления. В отличие от обсуждения как обмена мнениями, дискуссией называют обсуждение-спор, столкновение точек зрения, позиций и т.д. Имея возможность проявлять на занятиях инициативу, брать на себя ответственность, предлагать свою точку зрения и т. д., ученики во многом приобретают статус субъекта учебной деятельности. Обучение становится также их собственным делом, а не только делом учителя. Преподаватель и учащиеся  будут вместе, хотя и с разными акцентами, участвовать в поисках истины.

Взаимодействие в учебной дискуссии строится не просто на поочередных высказываниях, вопросах и ответах, но на содержательно направленной самоорганизации участников – т.е. обращении учеников друг к другу и к учителю для углубленного и разностороннего обсуждения самих идей, точек зрения, проблемы. Общение в ходе дискуссии побуждает учеников искать различные способы для выражения своей мысли, повышает восприимчивость к новым сведениям, новой точке зрения; эти личностно развивающие результаты дискуссии впрямую реализуются на обсуждаемом в группах учебном материале. Каменецкий, Е. С., Пурышева, Н. С., Важеевская, Н. Е. (2000) Теория и методика обучения физике в школе: Общие вопросы : учебное пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / под. ред. С. Е. Каменецкого, Н. С. Пурышевой. М. : Изд. Центр «Академия».

Технология развития критического мышления - представляет собой целостную систему, формирующую навыки работы с информацией в процессе чтения и письма. Она направлена на освоение базовых навыков открытого информационного пространства, развитие качеств гражданина открытого общества, включенного в межкультурное взаимодействие. Технология открыта для решения большого спектра проблем в образовательной сфере.

Образовательная технология развития критического мышления – система учебных стратегий, методов и приемов, направленных на развитие критического мышления учащихся.

Цель данной технологии - развитие мыслительных навыков учащихся, необходимых не только в учебе, но и в обычной жизни (умение принимать взвешенные решения, работать с информацией, анализировать различные стороны явлений и т.п.).

Формы урока в РКМ отличаются от уроков в традиционном  обучении. Ученики не сидят пассивно, слушая учителя, а становятся главными действующими лицами урока. Они думают и вспоминают про себя, делятся рассуждениями друг с другом, читают, пишут, обсуждают прочитанное. Тексту отводится приоритетная роль: его читают, пересказывают, анализируют, трансформируют, интерпретируют, дискутируют. [Душина И.В. Методика и технология обучения: пособие для учителей и студентов пед. ин-тов и ун-тов. – М.: Издательство Астрель, 2002. – 203с.]

Информационные и коммуникационные технологии (ИКТ) – это обобщающее понятие, описывающее различные устройства, механизмы, способы, алгоритмы обработки информации. Важнейшим современным устройствами ИКТ являются компьютер, снабженный соответствующим программным обеспечением и средства телекоммуникаций вместе с размещенной на них информацией.

Дидактические задачи, решаемые с помощью ИКТ:  совершенствование организации преподавания, повышение индивидуализации обучения; повышение продуктивности самоподготовки учащихся; индивидуализация работы самого учителя; ускорение тиражирования и доступа к достижениям педагогической практики; усиление мотивации к обучению; активизация процесса обучения, возможность привлечения учащихся к исследовательской деятельности; обеспечение гибкости процесса обучения. [Гузеев В. В. Образовательная технология: от приема до философии. М.: Сентябрь, 1996. – 112 с.]

Кейс-технология – современная образовательная технология, в основе которой лежит анализ какой-то проблемной ситуации. Она объединяет в себе одновременно и ролевые игры, и метод проектов, и ситуативный анализ.

Кейс-технология – это анализ конкретной ситуации, который заставляет поднять пласт полученных знаний и применить их на практике.

Цели кейс-технологии: углубленное изучение предмета; подготовка к олимпиадам, ЕГЭ, ГИА; индивидуализация учебного процесса. Данная технология помогают повысить интерес учащихся к изучаемому предмету, развивает у школьников (и у студентов) такие качества, как социальная активность, коммуникабельность, умение слушать и грамотно излагать свои мысли.

Кейс-технология использует компьютерные сети и современные коммуникации для проведения консультаций, конференций, переписки и обеспечения обучаемых учебной и другой информацией из электронных библиотек, баз данных и систем электронного администрирования. Важным достоинством этой технологии является возможность более оперативного руководства обучаемым, его воспитания в процессе общения с преподавателем и группой, что является неоспоримым преимуществом традиционных форм очного обучения.

Образовательная кейс-технология, где ученик получает определенный набор материалов и заданий и имеет возможность спокойно над ними подумать, а потом отправить (или сдать) выполненную работу проверяющему, очень эффективна.  Ведь многим детям нужен индивидуальный темп обучения, ускоренный или замедленный, и не каждый ребенок способен работать в коллективе.  [Е.С. Полат Новые педагогические и информационные технологии в системе образования: Учебное пособие. – М. Академия, 2003. – 272с.]

В условиях ФГОС учитель должен уметь организовать деятельность обучающихся таким образом, чтобы создавались условия для формирования как УУД, так и самих предметных и метапредметных компетенций обучающихся. Использование учителями перечисленных выше методов должно развить в школьниках самостоятельность, свободное общение, умение высказывать свою точку зрения, интерес к предмету, умение осознано воспринимать информацию. Современный учитель должен понимать, что лучшее усвоение знаний обучающимися происходит только в процессе их собственной мыслительной деятельности и самостоятельности.

Исходя из сказанного, можно сделать  вывод, что на учебных занятиях по физике формирование универсальных учебных действий школьников происходит. Следовательно, можно судить о реализации метапредметного подхода в обучении, который способствует созданию  мировоззрения и творческого мышления обучающихся, причем  не только в области естествознания,  а также приближают его   к реальной жизни и повседневной практике.

1.3 Проектные и исследовательские технологии обучения физике

В рамках реализации ФГОС ООО на первом месте стоят проектные и исследовательские технологии, тесно связанные между собой, как методы научного познания, позволяющие наиболее качество сформировать универсальные учебные действия учащихся при обучении физики.

В определении педагогических технологий существует множество направлений: одни считают, что технологии относятся к средствам обучения, другие – к способам деятельности, третьи – к конструированию и проектированию процесса обучения.  Мы остановились на определение педагогических технологий, данного В.М. Монаховым, что педагогическая технология - это продуманная во всех деталях модель совместной педагогической деятельности по проектированию, организации и проведению учебного процесса с безусловным обеспечением комфортных условий для учащихся и учителя. Именно это определение подходит, на наш взгляд, для реализации требований ФГОС в образовательный процесс по физике.

Исследовательская технология – это технология самостоятельной деятельности учащихся в процессе обучения физике, моделирования или повторения процесса научных открытий, научного поиска. Результатом исследовательской деятельности является учебный проект. Проектная технология – это технология интеграции знаний, применения актуализированных данных и приобретение новых умений и навыков.

Мы считаем, что они находятся в одном ряду технологий развивающего обучения. По мнению М.М. Поташника, проектные отличие стр 64-69

Основными характеристиками данных технологий являются самостоятельная деятельность учащихся в процессе создания проекта; выбор методов и форм реализации своей идеи; проявление инициативы при выборе темы исследования.