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

47

67

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 педагогический 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» Образование, которое мы можем потерять: сб. / Под общ. ред. ректора МГУ акад. В.А. Садовничего. - М.: МГУ им. М.В. Ломоносова; Институт компьютерных исследований, 2002. - 288 с.(с.6). ² ППДОФ (аббревиатура) здесь и в дальнейшем в тексте автореферата - подготовка к профессиональной деятельности в области физики..

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.

На третьем этапе (2004-2008 гг.) разработаны концепция и на её основе модель ППДОФ учащихся ФМК; продолжен и завершён педагогический эксперимент; проведён анализ, систематизация, интерпретация и теоретическое обобщение полученных данных, их апробация и внедрение в образовательных учреждениях разных регионов России. Теоретические и практические результаты исследования обобщены и оформлены в виде диссертации.

Апробация и внедрение результатов исследования

Основные теоретические положения и экспериментальные результаты представлены и получили положительную оценку на различных научных форумах международного и российского уровней: Москва, МПГУ (НТПФ-Ш, 2002; «Физическое образование: проблемы и перспективы развития», 2006, 2007); Москва, МЭИ («Общая и прикладная ценология» 2005, 2006); Санкт-Петербург, РГПУ им А.И. Герцена («Фундаментальные и прикладные исследования проблем образования», 2004; ФССО, 2007); Бирск, БирГПИ («Методология и методика преподавания основ наук в современных условиях», 2002); Самара, СамГУ, СИПКРО («Современный физический практикум», 2000), Пенза, ПГУ («Проблемы модернизации образования: региональный аспект», 2002); Тольятти, ТГУ («Проблемы университетского образования: содержание и технологии», 2004); Ульяновск, УлГТУ («Континуальные алгебраические логики, исчисления и нейроинформатика в науке и технике - КЛИН-2004»); Саратов, СГУ («Социальная педагогика: диалог теории и практики», 2006); Челябинск, ЧГПУ («Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов», 2006); Нижнекамск, НМИ («Этнодидактика народов России: деятельностно-компетентностный подход к обучению», 2007); Ульяновск, УГПУ им. И.Н. Ульянова («Формирование учебных умений в процессе реализации стандартов образования», 1998, 2003; «Гуманизация и гуманитаризация образования», 2002, 2003, 2004, 2005, «Культурологический подход к образовательному процессу в школе и вузе: опыт, проблемы, перспективы», 2006); Ульяновск, УлГУ («Современные аспекты преподавания физики: школа-колледж-университет», 2002, 2003, 2004, 2006, 2007); Ульяновск, УлГУ («Методика преподавания блока фундаментальных дисциплин», 2003): Армавир, АГПУ («Проблемы современного физического образования: школа и вуз», 2007) и др.

Основные результаты диссертации, относящиеся к концепции, моделям образовательного процесса НПП будущих специалистов-физиков, использованы в «Концепции развития муниципального образовательного учреждения «Лицей физики, математики, информатики №40» при УлГУ за период 2005-2010 гг.» (Ульяновск, 2005).

Результаты исследования опубликованы в 125 научно-методических работах общим объёмом 145,4 п.л. (авторских - 129 п.л.), в том числе в 3-х монографиях, 22 статьях из журналов по перечню ВАК, в 25 других центральных изданиях, 18 учебно-методических пособиях; в 9 отчетах по грантовым проектам, где диссертант являлся (является) одним из исполнителей: ФЦП «Интеграция» (1999-2001); РГНФ (2000-2002, 2007-2008), МО РФ (2001-2002), Международной Соросовской Программы Образования в Области Точных наук (ISSEP, 1998, 2000, 2001). Материалы исследования внедрены в образовательный процесс подготовительного отделения и сферу дополнительного образования школьников Ульяновского государственного университета, МОУ «Лицей физики, математики, информатики №40 при УлГУ», гимназий №3, 79, физико-математического лицея №38 и многопрофильного лицея №11 г. Ульяновска; школы №91 Российской академии образования г. Москвы; гимназии №1 и лицея-интерната естественных наук г. Саратова, гимназии российской культуры Тюменского государственного института мировой экономики, управления и права; лицея №17 г. Северодвинска; используются УИПК ПРО в учебном процессе курсов переподготовки и повышения квалификации учителей физики г. Ульяновска и Ульяновской области.

Результаты исследований использования рангового анализа в методике обучения, представленные на сайте www. kudrinbi.ru, востребованы педагогами, о чём свидетельствует интенсивное посещение страницы (на 30.01.08 г. - 2831 посещений).

Научная новизна исследования заключается в следующем.

1. Впервые обоснована необходимость и возможность осуществления начальной профессиональной подготовки в области физики учащихся физико-математических классов.

2. Разработана концепция подготовки к профессиональной деятельности в области физики (ППДОФ) учащихся физико-математических классов, включающая принципы, образовательные стратегии и технологии, механизмы реализации ППДОФ, комплекс диагностических средств её эффективности.

Основными положениями концепции являются следующие:

1) ППДОФ учащихся ФМК рассматривается как составная часть многоступенчатой системы непрерывной профессиональной подготовки специалистов-физиков. Она встраивается в основную образовательную программу профильной подготовки учащихся физико-математических классов.

2) ППДОФ учащихся ФМК строится в соответствии с современными запросами высшей школы и обеспечивает подготовку абитуриентов, социально и профессионально адаптированных к условиям обучения в вузах по специальностям физического/физико-технического профилей, в том числе связанным с высокими наукоёмкими технологиями.

3) ППДОФ обеспечивает формирование совокупности начальных профессиональных знаний, умений, компетентностей, опыта исследовательской деятельности и творчества в области физики.

4) Механизмы реализации образовательного процесса ППДОФ будущих специалистов-физиков основываются на технологиях, подходах, методах и средствах интенсивного обучения, что связано с необходимостью освоения за двухлетний срок содержания профильного обучения и начальной профессиональной подготовки, при этом новым направлением интенсификации учебного процесса является фреймовая организация физических знаний (фреймовые технологии). Учебно-методический комплекс процесса ППДОФ обеспечивает интенсивное освоение программ.

5) ППДОФ рассматривается в неразрывной связи с профессионально ориентированным воспитанием. Изучение курсов астрономии и космологии целенаправленно используетсяся для формирования «космического» мышления и мотивационно-ценностного отношения к Миру будущих физиков.

6) Успешность реализации ППДОФ обеспечивается комплексом организационно-педагогических, материальных, дидактических и управленческих условий, в том числе применением рангового анализа как метода оптимизации процесса ППДОФ.

7) Определение эффективности ППДОФ учащихся ФМК осуществляется на основе диагностики, включающей в себя диагностический инструментарий, методы обработки результатов измерений и методы определения показателей и выделения уровней ППДОФ.

2. Построена модель ППДОФ будущих специалистов-физиков в физико-математических классах, включающая модель обучения и модель профессионально ориентированного воспитания.

3. Выявлены механизмы реализации эффективной ППДОФ учащихся профильных ФМК - методы, средства, условия подготовки.

4. Теоретически обоснован и применён фреймовый подход к организации и представлению физических знаний как основа интенсификации процесса обучения ППДОФ, развития мышления учащихся ФМК от алгоритмического к творческому, как методологическая основа познания. Доказано, что изучение курсов астрономии и космологии формирует не только физическую картину мира (онтологическая составляющая мировоззрения), но и мотивационно-ценностное отношение к Миру (аксиологическая составляющая мировоззрения), а также «космическое» мышление будущих специалистов-физиков.

5. Теоретически обоснован и применён ранговый анализ педагогических систем как метод исследования и как средство оптимизации педагогической системы, выделенный как ценологический подход, который рассматривает педагогические системы как социоценозы. Педагогическая теория дополнена совокупностью понятий рангового анализа (педагогический ценоз, ценологический подход, закон рангового Н-распределения, номенклатурная и параметрическая оптимизация и др.).

6. Разработан вариант диагностики эффективности ППДОФ учащихся физико-математических классов, включающий в качестве основных критериев результативность подготовки, социально-профессиональную адаптацию выпускников, реализацию ожиданий выпускников физико-математических классов в условиях вуза; сформированность мотивационно-ценностного отношения к Миру, «космического» мышления, профессионально личностных ценностей; социальную адаптацию на факультете вуза.

Теоретическая значимость исследования определяется его вкладом в теорию и методику обучения и воспитания (физика) в направлениях:

– развития методологии обучения учащихся ФМК - будущих физиков (дополнение её концепцией и моделью подготовки к профессиональной деятельности в области физики учащихся ФМК, позволяющими осуществлять образовательный процесс ППДОФ учащихся ФМК на основе теоретически обоснованного деятельностно-ориентированного содержания ППДОФ, разработки специфических форм и методов ППДОФ учащихся ФМК, теоретического обоснования наиболее существенных педагогических условий эффективного протекания процесса ППДОФ, определения диагностики его эффективности);

– развития теории воспитания (дополнение её разработанной на основе культурологического подхода моделью профессионально ориентированного воспитания, обеспечивающей научное управление процессом воспитания учащихся профильных ФМК; теоретическим обоснованием роли воспитательных возможностей изучения астрономии и космологии в формировании мотивационно-ценностного отношения к Миру и «космического» мышления у учащихся);

– развития фреймового подхода применительно к организации физических знаний в теории и методике обучения физике как интенсивного метода обучения, как методологической основы познания, а также применительно к развитию мышления от алгоритмического к творческому;

– распространения на педагогические системы и процессы рангового анализа, служащего новым математическим методом педагогического исследования и основой для нового ценологического направления в педагогике; введения в педагогику новых понятий из теории рангового анализа;

– развития диагностических методов оценки эффективности ППДОФ (дополнение их системой критериев и показателей эффективности для диагностики начальных профессиональных знаний, умений, компетентностей, исследовательской деятельности и опыта творчества, мотивационно-ценностного отношения к Миру, «космического» мышления, профессионально личностных ценностей).

Практическая значимость результатов исследования состоит в том, что разработаны методика обучения и воспитания учащихся ФМК к профессиональной деятельности в области физики, изложенные в работах:

1) методическое пособие «Фреймовые опоры» (М.: НИИ школьных технологий, 2007, в соавт.), в котором предложен фреймовый инструментарий (фреймовые схемы, опоры сценарного типа), являющийся средством интенсивного обучения и формирования алгоритмического мышления, понятийного аппарата физической теории, специфических коммуникативных умений учащихся ФМК, а также описана методика его использования;

2) программа спецкурса по космологии и сопровождающее его учебное пособие «Введение в теорию гравитации и космологию» (в соавт. с С.В. Червоном, 1998), использование которых способствует формированию современной физической картины мира, мотивационно-ценностного отношения к Миру (т.е. онтологического и аксиологического компонентов мировоззрения), развитию «космического» мышления учащихся ФМК;

3) методическое пособие для учителей физики «Учебно-исследовательский эксперимент по физике с компьютерной обработкой результатов: лабораторный практикум» (Ульяновск, УлГУ, 2007), в котором изложена методика проведения интегрированных занятий информатика+лабораторный спецпрактикум, позволяющая формировать у учащихся начальный профессиональный опыт исследовательской деятельности, основы информационной и исследовательской культуры;

4) учебно-методические пособия для классных руководителей ФМК «Классный руководитель физико-математического класса: направления, методы и формы деятельности» (Ульяновск, УлГУ, 2004), «Профессионально ориентированное воспитание учащихся профильных физико-математических классов» (Ульяновск, УлГУ, 2003), которые позволяют обеспечить комфортную воспитательную среду в ФМК, повышающим эффективность ППДОФ;

5) методические рекомендации для работников образования «Ранговый анализ образовательных систем (ценологический подход)» (вып. 32. «Ценологические исследования». - М.: Технетика, 2006), в которых изложена методика рангового анализа, применённая к ППДОФ, позволяющая оптимизировать образовательный процесс ППДОФ, проверять валидность и надёжность контроля знаний; она также применима к другим педагогическим системам, то есть является универсальной;

6) комплект тестов для учащихся ФМК по всем темам курса физики, включающий тесты по астрономии и космологии в печатном варианте, комплект компьютерных тестов по физике, расчётно-графические задания по физике, позволяющие осуществлять качественный контроль знаний;

7)диагностирующий инструментарий (анкеты, опросники, оценочные таблицы творческих проектов учащихся и др.), позволяющий оценивать эффективность ППДОФ учащихся ФМК, который может быть использованн практическими психологами и руководителями учебных учреждений.

Положения, выносимые на защиту:

1. Теоретико-методологической основой подготовки учащихся ФМК к профессиональной деятельности в области физики является концепция подготовки к профессиональной деятельности в области физики учащихся физико-математических классов, включающая в себя целевые доминанты, основные подходы, принципы, образовательные стратегии, технологии, методы и средства, условия, методику диагностики эффективности подготовки учащихся к профессиональной деятельности в области физики, а также концептуальные положения, отражающие требования к процессу ППДОФ в ФМК.

2. Модель подготовки учащихся физико-математических классов к профессиональной деятельности в области физики ППДОФ отражает структуру и основные закономерности этого процесса и состоит из моделей учебного и воспитательного процессов ППДОФ. Модель учебного процесса направлена на формирование начальных профессиональных знаний, умений, компетентностей, начального профессионального опыта исследовательской деятельности и творчества в области физики учащихся ФМК. Модель профессионально ориентированного воспитания обеспечивает у учащихся ФМК формирование мотивационно-ценностного отношения к Миру, «космического» мышления, профессионально личностных ценностей, социальную адаптацию в вузе.

3. Основными механизмами, обеспечивающими реализацию эффективной подготовки учащихся физико-математических классов к профессиональной деятельности в области физики, являются:

– специфические технологии обучения, позволяющие интенсивно осваивать содержание ППДОФ (фреймовые, информационные, структурирования физических знаний и др.);

-применение фреймового подхода к организации и представлению физических знаний как основы интенсификации учебного процесса ППДОФ учащихся ФМК позволяет в ограниченные сроки сформировать у школьников базисный понятийный аппарат, специфические коммуникативные умения, алгоритмическое мышление. Это является основой для решения стандартных физических задач и получения начального опыта профессионального творчества в области физики, который включает в себя, кроме известных этапов (самостоятельный перенос знаний и умений в новую ситуацию, самостоятельное комбинирование известных способов деятельности в новый способ, самостоятельный поиск нестандартных решений, генерацию идей), умение ставить новые задачи;

– комплекс методов и технологий развития творческого мышления будущего специалиста-физика и освоения начального профессионального опыта исследовательской деятельности и творчества в области физики;

– методы формирования мотивационно-ценностного отношения к Миру и «космического» мышления;

– комплекс материальных, организационно-педагогических, дидактических и управленческих условий, включая использование рангового анализа для оптимизации системного процесса подготовки учащихся ФМК к профессиональной деятельности в области физики.

4. Методика диагностики эффективности подготовки учащихся физико-математических классов к профессиональной деятельности в области физики, включает в себя методику диагностики учебного процесса и методику диагностики воспитательного процесса ППДОФ. При этом эффективность учебного процесса подготовки учащихся физико-математических классов к профессиональной деятельности в области физики оценивается по сформированности начальных профессиональных знаний, умений, компетентностей и приобретению опыта исследовательской деятельности в области физики; эффективность воспитательного процесса оценивается по результатам социальной адаптации выпускников ФМК в студенческом коллективе на факультете базового вуза, по сформированности мотивационно-ценностного отношения к Миру, «космического» мышления и профессионально-личностных ценностей.

Структура и объём диссертации: диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, библиографического списка (521 наименование), приложений. Общий объём диссертации 471 страница, в том числе объём основного текста 400 страниц, включая библиографический список. Диссертация содержит 62 рисунка, 23 таблицы, 13 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обосновываются актуальность исследуемой проблемы, степень её научной разработанности, формулируются цель, объект, предмет, гипотеза и задачи исследования; определяются методологические основы, методы и этапы исследования раскрываются новизна, теоретическая и практическая значимость работы; представлены результаты исследования, выносимые на защиту, приведены сведения об апробации и внедрении результатов исследования, а также об имеющихся публикациях.

В первой главе «Подготовка к профессиональной деятельности в области физики как начальная профессиональная подготовка учащихся физико-математических классов в системе непрерывной профессиональной подготовки» рассматривается начальная профессиональная подготовка школьников (НПП) в образовательном пространстве «школа-вуз» как первая ступень непрерывной профессиональной подготовки учащихся, состояние НПП в отечественной и зарубежной педагогике. Анализ состояния зарубежного опыта (США, Англия, ФРГ, Франция) НПП показал, что для экономически развитых стран характерны обязательность трудовой подготовки и профессионализация обучения во всех типах учебных заведений; профессиональная подготовка учащихся наиболее глубоко осуществляется в реальных и производственных школах Европы. При этом НПП и профессиональная подготовка «трудных» подростков успешно осуществляется в рамках международного проекта «Сity-as-School» (САS, «Город как школа») и программы продуктивного обучения - PL («Productive Learning»).

Анализ научно-педагогической литературы позволил выделить следующие формы НПП школьников в России, в результате которой учащиеся получают рабочие профессии и формльно удостоверяющие подготовку документы - квалификационные свидетельства: 1) НПП в учебно-производственных (УПК) и межшкольных учебных комбинатах (МУК) (168 номинаций профессий - швея, парикмахер, автослесарь и т.п.); 2) НПП учащихся в рамках сменной школы и производсвенной фирмы; 3) НПП в учреждениях дополнительного учреждения (дворцах творчества и проч.), при этом учащиея прибретают интеллектуальные профессии (экскурсовода, младшего менеджера и т.д.). НПП школьников в стенах общебразовательных учреждений осуществляется в рамках элективных курсов профильного уровня обучения, факультатива, а также в рамках дисциплины «Технология» и за счёт часов, отведённых на подготовку в УПК. При этом учащиеся получают подготовку к профессиональной деятельности в различных областях знаний, обучаясь в физико-математических, экономических, медицинских, педагогических, экологических, кадетских и др. классах без выдачи квалификационного удостоверения (по определению Ю.В. Шлёнова такая подготовка относится к сфере «неформального» образования). Применительно к физикам и математикам имеется определённый опыт реализации НПП в единичных образовательных учреждениях при ведущих вузах в виде школ-интернатов (СУНЦ МГУ, СУНЦ НГУ, Академическая гимназия СпБГУ), а также лицеев и колледжей при вузах.

Подготовку школьников к профессиональной деятельности можно рассматривать как начальную профессиональную подготовку (А.М. Новиков). Используемая терминология также обозначена в Законе «Об образовании» (ст. 19, п. 8). В то же время НПП следует отличать от допрофессиональной (предпрофессиональной) подготовки - общетрудовой подготовки политехнического и профориентационного характера учащихся общеобразовательных школ, базового компонента последующего профессионального обучения, результатом которой является профессиональное самоопределение старшеклассников, готовность к выбору профессии, а также обеспечение адаптации к общим вузовским формам, организации, режиму обучения.

Основными видами научно-исследовательской деятельности специалиста-физика являются экспериментальная, теоретическая и расчётная. Исходя из вышеизложенного, подготовка к профессиональной деятельности в области физики (ППДОФ) учащихся ФМК - это процесс подготовки будущих специалистов в области физики, направленный на формирование у учащихся ФМК начальных профессиональных знаний, умений, компетентностей, необходимых для освоения видов деятельности специалиста-физика. ППДОФ должна обеспечивать будущему студенту успешность подготовки к научно-исследовательской деятельности, направленной на «исследование и изучение структуры и свойств природы на различных уровнях её организации от элементарных частиц до Вселенной, полей и явлений, лежащих в основе физики, на основе новых методов исследований основных закономерностей природы» Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Специальность 01400 - Физика - М., 2000. .

С целью определения социальной востребованности ППДОФ в области физики и техники был проведен опрос более 1000 студентов физических и технических факультетов различных вузов и учащихся 10 -11-х классов физико-математического профиля различных школ России. Респонденты распределялись на две группы: выпускники классов физико-математического профиля (группа «ФМК») и выпускники общеобразовательных «обычных» классов (группа «О»). Усреднённые результаты опроса представлены на рис 1, а, б. Гистограмма (а) иллюстрирует результаты ответа на вопрос «Когда Вы решили, что Вам более всего в школе интересны естествознание, физико-математические дисциплины?», (б) - на вопрос «Когда Вы решили выбрать именно эту профессию?». Гистограмма (а) показывает, что интерес к физико-математическим дисциплинам у 80% выпускников профильных ФМК возник уже в среднем звене школы, а у тех, кто закончил «обычные» классы этот интерес возник в старшем звене школы (60%); выбор профессии выпускники ФМК делают до 10 класса (40%) и в старшем звене школы (60%), а выпускники «обычных» классов - 100% - только в старшем звене (гистограмма б). При этом выяснилось: 70% выпускников ФМК делают выбор специальности в 11-х классах, а большинство выпускников «обычных» классов - 80% - в приемной комиссии.

Рис. 1. Гистограммы, отражающие возраст: а) появления интереса к естествознанию, физико-математическим дисциплинам; б) формирования профессиональных планов.

Результаты констатирующего эксперимента свидетельствуют о необходимости организации ППДОФ, разработки концепции ППДОФ учащихся ФМК, на её основе - модели ППДОФ, механизмов реализации модели, а также методов диагностики эффективности её функционирования.

Во второй главе «Теоретико-методологические основы подготовки учащихся физико-математических классов к профессиональной деятельности в области физики» рассматриваются методологические основы построения концепции подготовки к профессиональной деятельности в области физики учащихся ФМК. ППДОФ учащихся ФМК исследована с позиций: культурологического подхода в личностно-ориентированном образовании; компетентностного подхода, теории систем и системного подхода к образованию; теории рангового анализа (ценологического подхода); фреймового подхода в обучении.

Культурологический подход в личностно-ориентированном образовании (Е.В. Бондаревская, В.В. Сериков, И.Я. Якиманская и др.) предполагает отношение к учащемуся ФМК как к субъекту жизни, а к ППДОФ - как к культурологическому процессу, обеспечивающему формирование у учащегося основ общей, физической, духовной, а также профессиональной культуры.).

Компетентностный подход (Э.А. Аксёнова, Б.С. Гершунский, И.А. Зимняя, Дж. Равен, А.В. Хуторской и др.) применительно к ППДОФ будущих физиков предполагает формирование у выпускников ФМК начальной профессиональной компетентности. Компонентами профессиональной компетентности являются ключевые (надпрофессиональные), базовые (компетентности в определённой профессиональной области) и специальные (компетентности, необходимые для решения конкретных профессиональных задач). Начальная профессиональная компетентность (НПК) выпускника ФМК в области физики - это способность и готовность выпускника ФМК к реализации и использованию приобретённых в ФМК начальных профессиональных знаний, умений, навыков, опыта при получении высшего образования на факультетах физического / физико-технического профилей, послевузовского образования (аспирантура) и в дальнейшей профессиональной деятельности в области физики.

Использование компетентностного подхода позволило выделить критерии НПК в соответствии со структурой компетентностей. Структурными компонентами компетентности являются: когнитивный, мотивационно-ценностный, эмоционально-волевой компоненты, а также навыки и опыт ситуаций, обеспечивающие уверенность поведения личности (Дж. Равен). Так как адаптация к процессу обучения в вузе влечёт перестройку тех же сфер личности - познавательной, мотивационно-ценностной и эмоционально-волевой, и определяется скоростью и результатами этой перестройки, адаптация является основной критериальной характеристикой начальной профессиональной компетентности.

Поступление в вуз отражает также наличие воли к преодолению трудностей, способность личности достигать поставленной цели, следовательно, критерием оценки эмоционально-волевой составляющей компетентности является результативность поступления в вуз по профилю. Критерием оценки мотивационно-ценностной составляющей выступает реализация ожиданий (Дж. Равен, М. Фишбейн) абитуриента, поступившего в вуз, от учебного процесса на факультете, преподавателей, сокурсников.

Ценологический подход - использование рангового анализа в целях оптимизации образовательного процесса ППДОФ - предполагает рассмотрение ФМК как социальных ранговых систем (педагогических ценозов), для которых справедлив гиперболический закон рангового распределения:

, (1)

где А- максимальное значение параметра первого элемента с рангом 1, r - номер ранга, - ранговый коэффициент - степень крутизны кривой распределения. Ценологический подход, более 30 лет используемый в технике (Б.И.Кудрин) для оптимизации технических ценозов, применяется нами для педагогических систем. ФМК представляют собой коллективы, живущие в постоянном режиме ранжирования, рейтингового оценивания. Распределение (1) обосновывает закономерности функционирования ФМК как ранговой системы: отсев неуспевающих, ограниченное число олимпиадников, медалистов.

Рис. 2. График рангового распределения рейтинга олимпиадных работ по физике учащихся школ.

Фреймовый подход к организации знаний. Фрейм - это структура данных для представления стереотипных ситуаций (от англ. «framework» - каркас), представляет собой рамочную, скелетную, матричную структуру учебного материала, которая накладывается на большинство тем и разделов, обеспечивая интенсификацию и быстроту обучения и позволяя усвоить содержание ППДОФ в ограниченные сроки (2 года). Смысл фреймового подхода заключается в том, что информация поступает на хранение в память в свёрнутом виде, тогда представлять учебную информацию учащимся тоже надо в структурированном, свёрнутом виде - в виде таблиц, денотатных схем, фреймовых опор.

Разработанная на основе указанных подходов концепция подготовки учащихся ФМК к профессиональной деятельности в области физики включает блоки: целеполагающий, основание, содержательный (ядро), практический.

Целеполагающий блок концепции ППДОФ учащихся профильных ФМК включает в себя: основополагающие факторы, приводящие к необходимости организации ППДОФ в ФМК - государственная и социальная востребованность ППДОФ, отсутствие начальной профессиональной подготовки в области физики в рамках УПК; требования к ППДОФ - освоение учащимися ФМК в ограниченные сроки совокупности начальных профессиональных знаний, умений, компетентностей; миссию ППДОФ - обеспечение этапа подготовки будущей интеллектуальной элиты России на стадии старшей ступени общего образования в области физики.

Основание концепции ППДОФ учащихся ФМК включает в себя:

Источники - нормативные документы¹⁾.

Основные положения, обосновывающие ППДОФ в ФМК: профилизация старшей ступени среднего образования как организационное условие осуществления ППДОФ учащихся ФМК; теоретическое положение, выдвинутое А.М. Новиковым о НПП, осуществляемой в старшем звене общеобразовательной школы как первой ступени системы непрерывной профессиональной подготовки специалистов.

Теоретико-методологические основания концепции ППДОФ - общефилософская теория познания; теория общего образования, теория и методика обучения физике.

Построенное на указанном базисе ядро концепции ППДОФ составляют следующие компоненты: подходы к процессу ППДОФ, принципы построения образовательного системного процесса ППДОФ, образовательные стратегии ППДОФ, основные концептуальные положения.

Основными подходами к образовательной деятельности, на которые опирается процесс ППДОФ, являются: дифференцированный, личностно-ориентированный, культурологический, системно-деятельностный, компетентностный, профессионально ориентированный. При этом образовательный процесс строится с учётом подходов: акмеологического, средового, фреймового - к организации знаний, ценологического - к анализу деятельности субъектов процесса ППДОФ. Указанные подходы формируют эффективное взаимодействие субъектов педагогической деятельности.

Совокупность принципов обеспечивает эффективность ППДОФ и решение поставленных задач. Принципы построения образовательного системного процесса ППДОФ включают: общие принципы реформирования образования - демократизм, плюрализм, многоукладность и вариативность, народность и национальный характер, регионализация, открытость, непрерывность; общие ме- тодологические принципы организации обучения в средней школе - получение образования, достаточного для поступления в вуз, профильной и уровневой дифференциации, индивидуализации; принципы многоуровневой профессиональной подготовки «школа-вуз» - концептуальности, объективности, междисциплинарности, гуманизации, непрерывности, технологичности, коллегиальности, многокритериальности, динамичности; принципы непрерывного образования - охват образованием всей жизни человека, акцент на управляемое самообразование, интеграция, диверсификация и др. Образовательными стратегиями в процессе ППДОФ по отношению к учащимся ФМК выступают вузы на физические / физико-технические специальности, в том числе специальности высоких технологий, социально-профессиональная адаптация к системе обучения на соответствующих факультетах вуза; качественное обучение всех участников ППДОФ с достижением реально возможного уровня ППДОФ каждым учащимся; культурологизация обучения и воспитания, направленная на формирование общей культуры и основ профессиональной культуры будущих физиков; развитие творческого мышления; «космизация «мышления, направленная на деятельность по преодолению общепланетарного кризиса.

Основные концептуальные положения, определяющие требования к ППДОФ учащихся ФМК, её структуре, функциям, результату следующие: