Подготовка учащихся физико-математических классов к профессиональной деятельности в области физики

На правах рукописи

Гурина Роза Викторовна

ПодготовкА учащихся

физико-математических классов
к профессиональной деятельности
в области физики

13.00.02 – теория и методика обучения и воспитания

(физика)

АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
доктора педагогических наук

Москва – 2008

Работа выполнена в ГОУ ВПО Ульяновский государственный университет

на кафедре физических методов в прикладных исследованиях инженерно-физического факультета высоких технологий

Научный консультант: доктор педагогических наук, профессор

Пурышева Наталия Сергеевна

Официальные оппоненты: доктор педагогических наук, профессор

Овакимян Юрий Оганесович

доктор педагогических наук, доцент

Шомполов Игорь Григорьевич

доктор физико-математических наук,

профессор Банная Вера Фёдоровна

Ведущая организация: Уральский государственный педагоги-

ческий университет

Защита состоится “ 16 ” июня 2008 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д212.154.05 при Московском педагогическом государственном университете по адресу: 119435, Москва, Малая Пироговская, д. 29, ауд. 49.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского педагогического государственного университета по адресу: 119992, Москва, Малая Пироговская, д.1.

Автореферат разослан “______” _____________2008г.

Ученый секретарь

диссертационного совета _________________________Л.А. Прояненкова

(ФИО)

Общая характеристика исследования

Актуальность исследования. Концепция модернизации российского образова­ния на период до 2010 г. главной задачей образовательной политики определяет обес­печение современного качества образования на основе сохранения его фундамен­тальности и соответствия актуальным перспективным потребностям личности, обще­ства и государства. Эта политика отвечает идеям Болонской декларации 1999 года, провозгласившей непрерывное образование – учение длиною в жизнь (life-long-learning) – главной политической программой гражданского общества. Другая ключе­вая задача, определенная в Концепции, – формирование профессиональной элиты, выявление и поддержка наиболее одарённых, талантливых детей и молодежи.

Вузам страны нужны хорошо подготовленные абитуриенты, профессионально ориентированные для получения специальностей физического / физико-технического направления, в том числе связанных с высокими технологиями (Hi Tech). Система непрерывного образования в последнее десятилетие столкнулась с углубляющимся разрывом между снижающимся качеством подготовки выпускников школ, в частности, по физике и возросшими требованиями вузов к уровню подготовки абитуриентов. Профилизация старшей ступени общеобразовательной школы лишь частично решает проблему повышения качества общего среднего образования. Эффективная подготовка учащихся к профессиональной деятельности в области физики является важным звеном в системе «школа–вуз» и отвечает требованиям высокообразованного общества, где труд приобретает всё более интеллектуальные формы, ибо, по словам ректора МГУ академика В.А. Садовничего, «страна, которая хотела бы адекватно отвечать серьезнейшим вызовам времени, должна опираться в первую очередь на хорошее математическое и естественнонаучное образование, иначе нет у этой страны будущего»1

.

В системе непрерывной профессиональной подготовки специалистов в качестве первой ступени выделяется начальная профессиональная подготовка (НПП), осуществляемая в учебно-производственных комбинатах, в технических школах, на курсах, на предприятих, в старшем звене общеобразовательной школы (А.М.Новиков). Возрастающие требования к качеству подготовки специалистов-физиков (а значит и абитуриентов) вызывают необходимость теоретико-методологического обобщения, выявления основных закономерностей, педагогических условий реализации и оценки эффективности подготовки к профессиональной деятельности в области физики (ППДОФ)2 учащихся физико-математических классов (ФМК), которая может рассматриваться как начальная профессиональная подготовка в области физики учащихся ФМК.

Включение учащихся ФМК в профессиональную подготовку в области физики удовлетворяет запрос вуза, выступающего в роли заказчика: дать выпускникам совокупность определённых начальных профессиональных знаний, умений, компетентностей, которые должны обеспечивать в дальнейшем исследовательское направление деятельности, являющейся согласно Государственному

образовательному стандарту высшего профессионального образования по физическим специальностям классических университетов, основной для специалиста-физика. Глобальные проблемы взаимодействия человека с техносферой и биосферой диктуют также свои требования к воспитанию будущих специалистов-физиков как интеллектуалов с «космическим» мышлением, органично вписывающих человека в фундаментальные структуры и процессы Вселенной.

Особенно остро стоит вопрос подготовки будущих физиков в регионах, так как набор учащихся в лицеи, гимназии, ФМК общеобразовательных школ осуществляется только за счёт ресурсов региона. В то же время региональные университеты остро нуждаются в профессионально ориентированных и хорошо подготовленных абитуриентах, так как должны готовить физиков-исследователей для научных организаций, научно-производственных объединений, высокотехнологичных предприятий региона. Поэтому реальным вариантом в регионах является организация на должном уровне эффективного системного процесса ППДОФ будущих физиков в физико-математических классах. Такие классы существуют в двух видах: классы физико-математического профиля и классы с углубленным изучением физики. Объём программы в классах физико-математического профиля можно приблизить к объёму программы ФМК с углублённым изучением физики за счёт школьного компонента образовательного стандарта и за счёт часов элективного курса. Различие в этих типах классов состоит в будущих профессиональных намерениях учащихся. В классах физико-математического профиля только единицы учащихся класса имеют профессиональные планы в отношении исследовательской деятельности в области физической науки. В классах с углублённым изучением физики, которые, как правило, организуются при базовых физических/физико-технических факультетах вузов, практически все учащиеся связывают свою будущую профессиональную деятельность с физической наукой и нуждаются в начальной профессиональной подготовке в области физики.

Для реализации ППДОФ физико-математических классах в настоящее время существуют объективные возможности: в их учебные планы включен школьный компонент (+3 часа в неделю к профильному уровню), в рамках которого физика изучается как «надстройка профильного учебного предмета», в этом случае дополненный профильный учебный предмет становится в полной мере углубленным.

Результаты констатирующего эксперимента свидетельствуют о востребованности частью учащихся подготовки к профессиональной деятельности в области физики и их готовности к учёбе в ФМК уже в основной школе и к получению ППДОФ в 10–11-х классах. Интерес к физико-математическим дисциплинам у 80% выпускников профильных ФМК возник уже в среднем звене школы, а выбор профессии (физик, математик, инженер и т.п.) 40% учащихся сделали до 10 класса и 60% – в старшем звене школы.

В исследованиях, которые проводились до настоящего времени (И.Я. Курамшин, С.И. Литерат, А.А. Никитин, Н.А. Соболева, И.Г. Шомполов и др.), физико-матема­тическая подготовка в ФМК общеобразовательных учреждений рассматривалась как допрофессиональная, а не как начальная профессиональная подготовка или подготовка к профессиональной деятельности в области физики – первая ступень в системе непрерывной профессиональной подгстовки специалистов.

Исследование теории и практики подготовки учащихся общеобразовательных учреждений к профессиональной деятельности в области физики, а также результаты констатирующего эксперимента, свидетельствующие о востребованности такой подготовки школьниками, позволили выявить ряд противоречий:

• между востребованностью учащимися физико-математических классов со сформированными профессиональными планами начальной подготовки к профессиональной деятельности в области физики и невозможностью удовлетворить эту потребность в полной мере в рамках существующих моделей начальной профессиональной подготовки в сфере и общего среднего и дополнительного образования;

• между возрастающими требованиями вузов к качеству подготовки профессионально ориентированных абитуриентов физических / физико-технических факультетов вузов и невозможностью достижения этих требований в рамках существующих моделей подготовки учащихся физико-математических классов из-за недостаточной разработанности необходимых механизмов и условий, обеспечивающих формирование начальных профессиональных знаний, умений, компетентностей, опыта исследовательской деятельности и творчества будущих специалистов-физиков;
• между необходимостью формирования у учащихся ФМК – будущих физиков – морально-ценностных ориентиров, мотивационно-ценностного отношения к Миру, «космического» мышления, профессионально-личностных ценностей и ограниченными возможностями решения этих задач в рамках существующей практики воспитания учащихся ФМК.

Необходимость разрешения противоречий обусловливает актуальность исследования и его научную проблему, состоящую в поиске ответов на вопросы: каковы концептуальные основы подготовки учащихся физико-математических классов к профессиональной деятельности в области физики; какова образовательная модель подготовки будущих физиков в таких классах; каковы содержание, технология, механизмы реализации такой подготовки и методы оценки её эффективности?

Целью исследования является обоснование, разработка и реализация концепции подготовки учащихся физико-математических классов к профессиональной деятельности в области физики,

Объектом исследования является образовательный процесс в физико-математических классах.

Предметом исследования является методика подготовки учащихся физико-математических классов к профессиональной деятельности в области физики.

Как было сказано выше, в настоящее время первой ступенью системы непрерывной профессиональной подготовки специалистов на уровне среднего образования считается начальная профессиональная подготовка (НПП), осуществляемая в том числе в старшем звене школы. Поэтому подготовка учащихся физико-математических классов к профессиональной деятельности в области физики (ППДОФ) может рассматриваться как начальная профессиональная подготовка в области физики учащихся физико-математических классов.

Гипотеза исследования: подготовка учащихся ФМК к профессиональной деятельности в области физики будет эффективной, если:

• построить образовательный процесс в ФМК с учётом специфики профессиональной деятельности в области физики;
• в основу образовательного процесса положить идеи интенсивного обучения и профессионально ориентированного воспитания будущих физиков;
• применить в целях интенсификации учебного процесса ППДОФ фреймовый подход к организации и представлению физических знаний;
• использовать воспитательные возможности астрономии и космологии для формирования мотивационно-ценностного отношению к Миру, «космического» мышления будущих физиков;
• использовать ранговый анализ (ценологический подход) в рейтинговой системе оценки знаний и для оптимизации процесса обучения.

Задачи исследования:

1. Проанализировать состояние начальной профессиональной подготовки в профильных классах и теоретически обосновать её необходимость в физико-математических классах.

2. Определить методологические и концептуальные основы подготовки учащихся физико-математических классов к профессиональной деятельности в области физики.

3. Разработать модель подготовки к профессиональной деятельности в области физики учащихся ФМК как совокупность структурных, функционально связанных между собой компонентов и всех взаимодействий между ними, включающую модель учебного процесса, направленного на формирование у учащихся начальных профессиональных знаний, умений, компетентности, приобретение опыта исследовательской деятельности и творчества, и модель профессионально ориентированного воспитания, направленного на формирование мотивационно-ценностного отношения к Миру и «космического» мышления учащихся, профессионально личностных ценностей, обеспечение социальной адаптации в вузе.

4. Определить механизмы реализации подготовки к профессиональной деятельности в области физики учащихся ФМК, включая методы интенсивного обучения, методы и формы приобретения учащимися опыта исследовательской деятельности и творчества, методы формирования мотивационно-ценностного отношения к Миру и «космического» мышления учащихся, а также комплекс педагогических условий (организационно-педагогических, материальных, дидактических, управленческих), включая использование рангового анализа для оптимизации образовательного процесса ППДОФ. Разработать методику применения фреймового подхода к организации и представлению знаний для интерсификации образовательного процесса ППДОФ.

5. Разработать методику диагностики эффективности подготовки учащихся ФМК к профессиональной деятельности в области физики, включающую критерии, показатели, уровни эффективности и позволяющую корректировать процесс подготовки учащихся ФМК к профессиональной деятельности в области физики.

6. Провести педагогический эксперимент с целью проверки гипотезы исследования и модели подготовки к профессиональной деятельности в области физики учащихся ФМК.

Методологическими основами исследования являются:

• общефилософская теория познания, философские аспекты мировоззрения, философские положения о всеобщей связи и взаимообусловленности явлений и процессов окружающего мира;
• идеи гуманистической педагогики и психопедагогики в воспитании (Ш.А. Амонашвили, Д.В. Григорьев, Н.Б. Крылова, С.Д. Поляков и др.); культурологический подход в концепции личностно-ориентированного обучения и воспитания (Е.В. Бондаревская, В.В. Сериков, И.С. Якиманская); компетентностный подход в подготовке специалистов (Э.А. Аксёнова, И.А. Зимняя, А.К. Маркова, Дж. Равен, Н.Ф. Талызина, А.П.Тряпицина, М.А. Чошанов и др.);
• ноосферная теория и идеи русского космизма (В.И. Вернадский, А.Л. Чижевский, К.Э. Циолковский и др.); концепция аэрокосмического образования и идеи космизации человеческого сознания (О.И. Донина);
• теория деятельности (В.В. Давыдов, П.Я. Гальперин, А.Н. Леонтьев, С.Л. Рубинштейн, Н.Ф. Талызина, Д.И. Фельдштейн, Г.И. Щукина, Д.Б. Эльконин); теории продуктивного обучения (Е.А. Александрова, М.И. Башмаков, И. Бём, и др.); теории поэтапного формирования умственных действий (П.Я. Гальперин, Н.Ф. Талызина) и продуктивного мышления (В.П. Беспалько, М. Вертгеймер, Я.А. Пономарёв, Ю.Г. Татур и др.); концепция исследовательского обучения (М.В. Кларин, А.И. Савенков);
• моделирование как общенаучный метод исследования (В.П. Беспалько, Г.А. Балл, Ф.И. Перегудов, Г.К. Селевко и др.); положения о системном подходе к обучению и воспитанию (Ю.К. Бабанский, В.П. Беспалько, В.И. Загвязинский, В.В. Краевский, Н.В. Кузьмина, И.П. Подласый, Г.И. Щукина);
• концепции непрерывного профессионального образования, профессионально-личностного развития (Б.С. Гершунский, В.И. Загвязинский, Г.М. Ильмушкин, А.К. Маркова, Т.Ю. Ломакина, А.М. Новиков, Н.Н. Никитина, В.А. Сластёнин, С.Н. Чистякова); теория профессиональной ориентации и профессионального самоопределения (Е.А.Климов, С.Н. Чистякова и др.); концепции допрофессиональной и профессиональной подготовки школьников в профильных классах общеобразовательных школ и в учебно-производственных и межшкольных учебных комбинатах (Е.М. Ибрагимова, Т.Г. Мухина, Н.В. Немова, Л.И. Петриева, В.И. Ревякина, Ю.П. Семёнов, В.Б. Успенский и др.); концепции допрофессиональной физико-математической подготовки школьников в условиях специализированных школ и центров при участии вузов (И.Я. Курамшин, С.И. Литерат, И.М. Мельников, А.А. Никитин, А.А. Прокофьев, И.Г. Шомполов и др.);
• теоретико-методологические и психолого-педагогические основы визуализации учебного материала и «сгущения» информации (А.А. Остапенко, А.М. Сохор, П.М. Эрдниев и др.); принципы структурирования знаний, в том числе в виде системы знаковых символов (Т.А. Колодочка, В.С. Леднев, И.Я. Лернер, В.Ф. Шаталов, А.М. Сохор); теория фреймов (Т.А. Дейк, Н.И. Жинкин, М. Минский, Е.Ф. Тарасов, Ч. Филлмор и др.);
• теория и методика обучения физике и астрономии в школе (С.В.Анофрикова, Н.Е. Важеевская, Ю.И. Дик, В.С. Елагина, О.Ф. Кабардин, С.Е. Каменецкий, Е.П. Левитан, Г.Я. Мякишев, В.А. Орлов, А.В. Пёрышкин, А.А. Пинский, Л.А. Прояненкова, Н.С. Пурышева, В.Г. Разумовский, А.В. Смирнов, Г.П. Стефанова, А.В. Усова, Т.Н. Шамало, Н.В. Шаронова, Н.И. Шефер и др.).

Методы исследования. Для решения поставленных задач был использован комплекс теоретических методов исследования, включающий общенаучные методы: анализ, синтез, обобщение и абстрагирование, сравнение и сопоставление, теоретическое моделирование процесса начальной профессиональной подготовки и профессионально направленного воспитания. Использовались также экспериментальные методы: психодиагностические (анкетирование, беседа, наблюдение, самооценка, метод экспертных оценок, тестирование учащихся), анализ результатов деятельности учащихся, метод рангового анализа педагогических систем, статистические методы обработки экспериментальных данных (Пирсона, Спирмена и др.).

Этапы исследования:

На первом этапе (1998–2002 гг.) проведён теоретический анализ состояния исследуемой проблемы, изучен и проанализирован опыт подготовки учащихся профильных ФМК общеобразовательных школ к профессиональной деятельности в области физики; создана экспериментальная площадка исследования на базе двух ФМК при УлГУ с углубленным изучением физики в школе №40 г. Ульяновска, а также на базе УлГУ в виде дополнительного образования школьников 8–11-х классов по программе «Малый физтех».

На втором этапе (2002–2004 гг.) определены понятийный аппарат, гипотеза, цель, задачи, методология и методы исследования; изучен и обобщён зарубежный и отечественный опыт профессиональной подготовки школьников; выявлены общие черты и тенденции; определено место ППДОФ будущих специалистов-физиков в профильных ФМК в образовательном пространстве среди других видов и форм ППДОФ; начат педагогический эксперимент, в ходе которого проверялась и уточнялась общая гипотеза исследования, конкретизировались педагогические условия, обеспечивающие реализацию его цели и задач.