Формирование ключевых компетенций учащихся при выполнении модульных лабораторных работ по физике в средней общеобразовательной школе

На правах рукописи

Кириченко Елена Александровна

ФОРМИРОВАНИЕ КЛЮЧЕВЫХ КОМПЕТЕНЦИЙ УЧАЩИХСЯ

ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ МОДУЛЬНЫХ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

по ФИЗИКЕ В СРЕДНЕЙ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ШКОЛЕ

13.00.02 – Теория и методика обучения и воспитания (физика)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата педагогических наук

Москва 2011

Работа выполнена на кафедре физики и методики ее преподавания
факультета прикладной информатики, математики и физики
Армавирской государственной педагогической академии

Научный руководитель:

доктор педагогических наук, профессор

ДЬЯКОВА Елена Анатольевна

Официальные оппоненты:

 

доктор педагогических наук, профессор

Хижнякова Людмила Степановна 

 

кандидат физико-математических

Африна Елена Ильинична 

 

Ведущая организация:

Забайкальский государственный гуманитарно-педагогический университет имени Н.Г. Чернышевского.

Зашита состоится « 18 » апреля 2011 года в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.154.05 при Московском педагогическом государственном университете по адресу: 119435, г. Москва, ул. М. Пироговская, д. 29, ауд. 49

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МПГУ по адресу: 119992, г. Москва, ул. М. Пироговская, д. 1.

Автореферат разослан « » 2011 г.

Ученый секретарь

Диссертационного совета Л.А. ПРОЯНЕНКОВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. В настоящее время приоритетными направлениями развития школьного образования в России стали его демократизация, гуманитаризация, гуманизация, подготовка учащихся к жизни в изменяющихся условиях, формирование у них умения решать возникающие новые, нестандартные проблемы. Цели образования, как неоднократно подчеркивалось в документах ЮНЕСКО, связаны не только с «оптимизацией профессиональной мобильности», но и с созданием человеку условий «быть самим собой», «становиться», стимулируя «постоянное желание учиться и создавать себя». Общество заинтересовано в подготовке выпускников, обладающих не только предметными знаниями и умениями, но и системой ключевых компетенций, позволяющих решать с их помощью проблемы, возникающие в процессе жизнедеятельности.

Одной из приоритетных задач, стоящих сегодня перед системой школьного физического образования, является внедрение компетентностного подхода. Компетентностный подход по своей сущности личностно ориентирован и использует фундаментальные идеи, принципы, категории и технологии личностно ориентированного подхода. Основные идеи компетентностного подхода в школьном образовании отражены в исследованиях В.А. Болотова, С.Г. Воровщикова, В.В. Серикова, А.В. Хуторского, И.С. Якиманской и др.

Поскольку физика является основой научно-технического прогресса, значение физических знаний и роль физики непрерывно возрастают. Методы и средства физического познания востребованы практически во всех областях человеческой деятельности. Применение физических знаний и умений необходимо каждому человеку для решения практических задач повседневной жизни.

Физика – один из школьных предметов, традиционно играющих существенную роль в развитии учащихся, в формировании умения самостоятельно добывать знания и использовать их на практике. Это позволяет утверждать, что физика обладает значительным потенциалом для реализации компетентностного подхода. существенный вклад в реализацию идей компетентностного подхода должна вносить такая специфическая составляющая физического образования, как лабораторный физический эксперимент. Умение проводить физический эксперимент можно рассматривать как компонент учебно-познавательной компетенции (классификация А.В.Хуторского), конкретизированной на предметной области обучения физике. Кроме формирования умения проводить физический эксперимент, изучение физики, как и любого школьного предмета, позволяет формировать ключевые компетенции (Концепция модернизации российского образования).

Проблемы формирования ключевых компетенций на занятиях по физике рассматривались в работах И.В.Васильевой, С.Ю.Горбатюк, В.Ю.Грук, О.П.Мерзляковой, А.Л.Наумова, Н.И.Сорокиной и др. однако ни одно из исследований не решало проблему формирования ключевых компетенций в ходе выполнения лабораторных работ по физике, которые бы сочетали реальный и виртуальный физический эксперимент.

перед лабораторными работами по физике в качестве основной стоит задача формирования умений учащихся проводить физический эксперимент, вместе с ним и во взаимосвязи должны формироваться ключевые компетенции, которые являются универсальными. Например, такие как овладение навыками самоопределения в ситуациях выбора, осознание ценности природы для человека, ценности физического эксперимента для познания природы и развития техники и технологий, значимости физического знания для человечества, умение принимать решения на базе физических знаний, брать на себя ответственность за их последствия.

Особенности формирования у учащихся в процессе обучения физике умения проводить физический эксперимент исследованы в работах классиков Л.И.Анциферова, В.А.Бурова, А.С.Еноховича, П.А.Знаменского, С.Е.Каменецкого, А.А.Покровского, С.Я.Шамаша и др., а также в работах современных исследователей С.В.Еремина, В.В.Клевицкого, Е.С.Кодиковой, Н.В.Кочергиной, А.В.Смирнова, С.В.Степанова и др. в них, в том числе, исследуются аспекты профилизации и индивидуализации обучения, формирования исследовательских умений, использования компьютерного эксперимента и т.п., однако ни в одной из них специально не рассматривалось формирование данного умения на современном уровне требований при выполнении лабораторных работ (т.е. включая частные умения работать с моделями физических процессов, проводить модельный компьютерный эксперимент) и во взаимосвязи с ключевыми компетенциями.

Констатирующий эксперимент показал, что существует необходимость совершенствования процесса формирования у учащихся средней общеобразовательной школы умения проводить физический эксперимент, т.к. уровень овладения им «на выходе» из школы недостаточен. Многие учащиеся выполняют лабораторные работы механически, не задумываясь над смыслом выполнения экспериментального исследования, над содержанием своих действий, их логикой необходимостью, не умеют их обосновать. Смысловые аспекты в лабораторных работах затрагиваются мало. Работа в микрогруппе из двух человек должна формировать у учащихся навыки коммуникации, обучать распределению обязанностей, чего часто не происходит (в лучшем случае – один учащийся выполняет эксперимент, другой записывает). учителя в качестве причин этого отмечают стремление учащихся действовать с подсказкой учителя, неумение работать быстро, недостаточность теоретических знаний, нехватку оборудования и, как следствие, неумение работать с ним и т.п. Лабораторный компьютерный эксперимент используется от случая к случаю, что не позволяет в достаточной мере формировать умения как получать информацию с помощь современных технологий, так и вступать в коммуникации с интерактивными источниками. Большинство рассмотренных аспектов связаны с составляющими ключевых компетенций, задача формирования которых в школе пока не решена.

Таким образом, были выявлены противоречия:

• между требованиями современной парадигмы образования, выдвигающей на первый план идеи получения «образования для жизни», развития учащихся на основе компетентностного подхода, и существующей педагогической практикой, ориентированной, в основном, на формирование знаний и умений;
• между необходимостью формирования ключевых компетенций учащихся при обучении физике, в том числе – и при проведении лабораторных работ, и неразработанностью механизмов реализации потенциала лабораторных работ по физике в формировании этих компетенций.

Необходимость разрешения указанных противоречий определяет актуальность исследования и его проблему, которая состоит в поиске ответа на вопрос, какой должна быть методика формирования ключевых компетенций учащихся в процессе выполнения лабораторных работ по физике?

Объектом исследования является методика проведения лабораторного физического эксперимента в общеобразовательной школе.

Первичный анализ проблемы позволил предположить, что применение модульного подхода в лабораторном практикуме будет способствовать разрешению названных противоречий, так как позволит учащемуся в большей степени самостоятельно и активно овладевать умениями и компетенциями.

Предметом исследования является методика формирования ключевых компетенций учащихся при выполнении модульных лабораторных работ в процессе обучения физике в средней общеобразовательной школе.

Целью исследования является обоснование и разработка методики формирования ключевых компетенций учащихся при выполнении модульных лабораторных работ по физике в средней общеобразовательной школе.

Гипотеза исследования: эффективное формирование ключевых компетенций в процессе выполнения лабораторных работ по физике возможно, если

• построить их в соответствии с модульной технологией, позволяющей организовать продуктивную самостоятельную работу учащихся, которая является обязательным условием формирования компетенций;
• разработать методику реализации модульного обучения при выполнении лабораторных работ по физике на основе компетентностного подхода, предполагающую 1) постановку в лабораторных работах цели формирования конкретных ключевых компетенций, 2) включение в содержание работ не только реального физического эксперимента, но и виртуальных моделей физических процессов, позволяющих в большем объеме формировать информационную, коммуникативную и др. компетенции, 3) разработку модульных лабораторных работ и средств их реализации, которые позволят последовательно и систематично формировать ключевые компетенции на протяжении всего процесса обучения физике в 7-11 классах.

Задачи исследования:

Методологическую основу исследования составили идеи компетентностного подхода в обучении (О.М.Атласова, В.И.Байденко, А.В.Баранников, В.С.Безрукова, Т.В.Иванова, Б.Оскарссон, Дж.Равен, А.В.Хуторской, О.В.Чуракова, С.Е.Шишов и др.); теория и методика модульного обучения (Н.Б.Лаврентьева, П.И.Третьяков, Н.А.Шермадина, М.А.Чошанов, П.Юцявичене и др.); теоретические аспекты методики и техники учебного физического эксперимента (Л.И.Анциферов, Е.С.Кодикова, А.А.Покровский, С.В.Степанов, С.Я.Шамаш, Г.П.Стефанова и др.); теории личностного подхода в образовании (Е.В.Бондаревская, В.И.Данильчук, С.И.Десненко, В.В.Сериков, И.С.Якиманская и др.); теоретические аспекты применения компьютерных технологий в обучении физике (Г.А.Бордовский, Н.Н.Гомулина, Е.А.Дьякова, А.А.Ездов, В.А.Извозчиков, В.В.Лаптев, А.В.Смирнов, Е.С.Тимакина и др.).

Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: анализ проблемы на основе изучения методологической, педагогической, психологической и методической литературы, анализ и обобщение педагогического опыта, синтез, теоретическое моделирование, компьютерное моделирование, опросно-диагностические методы (беседы, анкетирование и тестирование), констатирующий и формирующий педагогический эксперимент, методы математической обработки результатов.

Научная новизна исследования состоит в том, что в нем:

• Обоснована целесообразность применения модульного подхода при формировании ключевых компетенций, связанных со спецификой физического познания, в процессе выполнения лабораторных работ по физике, предполагающих сочетание виртуального и реального экспериментов.
• Определены понятия: «модульная лабораторная работа», «электронный модульный лабораторный практикум», введен принцип компетентностно значимых содержания и способов деятельности в модульно-компетентностном подходе.
• Уточнено содержание компонентов ключевых компетенций, которые возможно формировать у учащихся в процессе выполнения лабораторных работ по физике.
• Определены принципы разработки модульных лабораторных работ по физике (системности, методического сопровождения, комплексности, структурного единства, диагностируемости результатов), на их основе создана модель модульной лабораторной работы по физике, выполнение которой направлено на формирование ключевых компетенций.
• Создана модель методики формирования ключевых компетенций при выполнении модульных лабораторных работ по физике.
• Разработана методика формирования ключевых компетенций учащихся при выполнении модульных лабораторных работ по физике (предполагающая двухэтапность процесса формирования, описание содержания ключевых компетенций в модуле в деятельностном виде, взаимосвязанное использование реального и виртуального экспериментов при выполнении лабораторных работ, варьирование их сочетания, исходя из условий учебного процесса, дифференцирование содержания заданий по уровню сложности). Основными средствами реализации методики являются модульные программы лабораторных работ по физике для 7-11 классов, электронный модульный лабораторный практикум (ЭМЛП) по физике для учащихся 7-11 классов.

Теоретическая значимость результатов исследования состоит в том, что результаты исследования вносят вклад в развитие теоретических основ модульного обучения (модульно-компетентностного подхода) за счет:

- обоснования целесообразности сочетания модульного и компетентностного подходов в организации и выполнении лабораторных работ по физике,

- введения принципа компетентностно значимых содержания и способов деятельности в систему принципов модульного обучения;

- разработки модели методики формирования ключевых компетенций при выполнении модульных лабораторных работ по физике;

- уточнения принципов разработки модульных лабораторных работ по физике на основе компетентностного подхода – системности, методического сопровождения, комплексности, структурного единства, диагностируемости результатов;

- введения принципов методического сопровождения, означающего, что к каждой лабораторной работе должны быть даны рекомендации и подобраны вариативные задания по формированию ключевых компетенций, и комплексности, предполагающего включение в модуль лабораторной работы реального и виртуального лабораторных экспериментов, которые могут выполняться одновременно или по выбору учителя.

Практическая значимость результатов исследования заключается в разработке средств реализации методики формирования ключевых компетенций при выполнении модульных лабораторных работ по физике:

• модульной программы лабораторных работ,
• электронного модульного лабораторного практикума (ЭМЛП), включающего модульные лабораторные работы по физике для 7-11 классов средней общеобразовательной школы, предполагающего использование реального и компьютерного эксперимента,
• методических рекомендаций по использованию ЭМЛП.

Использование разработанных учебно-методических материалов позволяет наряду с экспериментальными умениями формировать ключевые компетенции учащихся.

Апробация идей исследования осуществлялась на V, VI и VII международных научных конференциях «Физическое образование: проблемы и перспективы развития» (Москва, МПГУ, 2006 г. 2007 г, 2008 г.); на X конференции стран Содружества «Современный физический практикум» (Астрахань, АГУ, 2008 г.); на всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Актуальные проблемы взаимодействия науки и практики в развитии образования» (Краснодар, КубГУ, 2008 г.); на всероссийской научно-практической конференции «Дидактико-методические аспекты современного урока» (Армавир, АГПУ, 2007 г.); на II и ІІІ региональных научно-практических конференциях «Проблемы современного физического образования: школа и вуз» (Армавир, АГПУ, 2007 г., 2009 г.); на региональной научно-практической конференции «Педагогический университет – школа: актуальные проблемы взаимодействия» (Армавир, АГПУ, 2007 г.); на научно-практической конференции «Научные исследования студентов» (Армавир, АГПУ, 2004 г.); на научно-практической конференции «Неделя науки в АГПУ» (Армавир, АГПУ, 2005 г., 2006 г.); на научно-методических, аспирантских семинарах и заседаниях кафедры теории и методики преподавания физики АГПУ (2004-2009 гг.).

Внедрение результатов исследования проводилось с 2004 по 2009 годы на базе средних общеобразовательных учебных заведений гг. Армавира, Новокубанска, Краснодара и др. Краснодарского края.

На защиту выносятся следующие положения.