Комплексное применение знаний и умений школьниками по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора педагогических наук

Челябинск 2008

Общая характеристика исследования

Актуальность исследования. Основными направлениями модернизации российского образования на период до 2010 года являются личностная ориентация образования, его деятельностный характер, направленность образования на формирование обобщенных способов учебной, познавательной, коммуникативной, практической и творческой деятельности, приобретение учащимися опыта использования усвоенных знаний, умений и способов деятельности в жизни для решения практических задач.

В связи с этим задача учителя: сформировать у учащихся прочные, осознанные знания; познакомить учащихся с методами изучения явлений природы, применяемыми в науке; подготовить их к самостоятельной познавательной деятельности; научить комплексному применению своих знаний и умений, т.е. сформировать у них познавательные компетентности.

Учитель должен раскрыть перед учениками характер и глубину взаимосвязи разных сторон объективного мира, знания о котором находят отражение в учебных предметах. Миссия учителя заключается не в сообщении максимально возможной суммы научных знаний, а в обучении учащихся методам познания, развитии их мышления, умения самостоятельно приобретать и систематизировать знания, комплексно применять их в жизни, в нестандартных ситуациях. Решение этих задач находит отражение в современной концепции школьного образования, выдвигающей на первый план развитие интеллектуальных способностей учащихся, таких, как: повышенная интеллектуальная восприимчивость, лабильность (подвижность) и гибкость мышления, способность к усвоению новой информации, систематизации информации.

Проблемы обучения и развития учащихся в учебном процессе находят отражение в исследованиях психологов и педагогов: Л.С. Выготского, В.В. Давыдова, А.Н. Леонтьева, И.Я. Лернера, В.В. Краевского и др.; приемы развития мышления в процессе обучения рассматриваются в работах А.А. Боброва, З.А. Вологодской, С.А. Суровикиной, О.К. Тихомирова, Н.Н. Тулькибаевой, А.В. Усовой и др.; на формирование умений комплексного применения знаний указывают в своих работах И.Д. Зверев, Г.А. Ларионова, В.Н. Максимова, А.В. Усова, М.А. Чувырина, О.Р. Шефер и другие. Все это убеждает нас в необходимости организации познавательной деятельности учащихся, направленной на систематизацию и обобщение знаний с целью их углубления, совершенствования практических умений и навыков.

На наш взгляд, обобщение и систематизацию знаний, полученных в предшествующие годы обучения, целесообразно осуществлять в старших классах в процессе изучения физики на основе комплексного подхода, обеспечивающего целостное восприятие естественнонаучных знаний и выступающего как средство и условие повышения эффективности образовательного процесса, его оптимизацию.

Несмотря на то, что о систематизации знаний и умений на основе комплексного подхода писали еще Ф. Энгельс и К. Маркс, проблема эта до сих пор актуальна и далека от реализации в школьной практике.

Проблеме использования системного подхода в методике физики посвящен ряд работ. В одних исследованиях рассматриваются различные конструкции и методики использования системы задач определенного типа (В.Е. Володарский, О.Р. Шефер и др.); в других - формы организации познавательной деятельности учащихся (И.С. Карасова, С.А. Крестников и др.); в-третьих исследуется характер процесса формирования системных знаний (Ю.А. Самарин, А.В. Усова, В.В. Завьялов, А.Н. Звягин и др.). В последнее время появились работы, посвященные решению задач и заданий, требующих от учащихся умения комплексного применения знаний и умений (Г.А. Ларионова, М.А. Чувырина, О.Р. Шефер, А.В. Усова, И.М. Василькова, В.С. Елагина, С.А. Старченко и др.). Но, на наш взгляд, в этих работах недостаточно уделено внимания методике формирования у учащихся умения комплексного применения своих знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике, не разработана её обобщенная модель.

Анализ методологической, психолого-педагогической, научно-методической литературы, практики обучения физике учащихся в школе, формирования и развития профессионально-методических умений будущих учителей физики в педвузе, учителей физики на курсах повышения квалификации и особенностей современного состояния образования, а также социально-экономического развития России приводит к мысли о существующих противоречиях в образовательном процессе школы:

Между социальной потребностью общества в выпускниках средней общеобразовательной школы, владеющих умением комплексного применения знаний и умений на практике в нестандартных ситуациях, и недостаточностью методических разработок по данной проблеме для соответствующей подготовки учителей, становления и развития их профессиональной компетентности.

Между необходимостью формирования у школьников целостной системы знаний по предметам естественнонаучного цикла и традиционной ориентацией учебных предметов на узкопредметное научение школьников в отрыве от целостной естественнонаучной структуры, в рамках которой формируется мировоззрение современного человека.

Между существующей практикой интеграции и дифференциации учебных дисциплин (межпредметные связи, элективные курсы, интегративные предметы, факультативы и др.) и отсутствием теоретических и методических основ формирования у учащихся умения синтезировать знания по различным предметам естественнонаучного цикла, комплексно применять их при решении проблем, возникающих в реальных ситуациях.

Между значимостью систематизации знаний и умений у учащихся на основе комплексного подхода к естественнонаучным дисциплинам - с одной стороны, и низким уровнем её осуществления в практике обучения - с другой стороны.

Необходимость разрешения противоречий обуславливает актуальность исследования и его научную проблему, состоящую в поиске ответов на вопросы: каковы концептуальные основы подготовки учащихся общеобразовательных школ к комплексному применению знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам в процессе обучения физике? Какова модель методики формирования у учащихся умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике? Каковы содержание, технологии, механизмы реализации и методы оценки эффективности методики формирования у учащихся умений комплексно применять знания на практике?

Целью исследования является обоснование, разработка и реализация концепции комплексного применения школьниками знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике.

Объектом исследования является процесс обучения учащихся старших классов средней школы физике.

Предметом исследования является методика формирования у учащихся комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике в 10 - 11 классах.

Выбор курса физики 10-11 классов общеобразовательной средней школы для решения проблемного исследования определен тем, что это завершающий этап изучения физики в средней школе, на котором происходит обобщение и систематизация у учащихся всех полученных ранее знаний и умений, формируется естественнонаучная картина мира и элементы общенаучной картины мира.

Гипотеза исследования: формирование у учащихся старших классов средней школы умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике будет эффективным, если:

• разработать концепцию построения процесса обучения физике, направленного на формирование у учащихся умений комплексного применения знаний и умений по другим естественнонаучным дисциплинам;

• определить блочную структуру дидактической модели методики формирования умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике, отражающую мотивационно-целевой, содержательный, организационно-деятельностный, диагностический аспекты обучения;

• выявить дидактические условия эффективного функционирования модели методики формирования умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике,

• разработать критерии, показатели и уровни сформированности умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам.

Задачи исследования:

1) на основе анализа состояния проблемы в педагогической теории и практике обучения физике определить теоретико-методологические основы формирования комплексного применения учащимися общеобразовательных школ своих знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике;

2) разработать концепцию формирования у учащихся старших классов средней школы комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике;

3) построить дидактическую модель методики формирования у учащихся старших классов средней школы умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике, состоящую из следующих взаимосвязанных блоков: мотивационно-целевой, содержательный, организационно-деятельностный и диагностический;

4) разработать в качестве одного из средств самостоятельной работы учащихся старших классов общеобразовательной школы систему учебно-познавательных задач и заданий по физике, требующих комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам;

5) выявить условия эффективного функционирования модели методики формирования умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике;

6) разработать критерии и уровни сформированности умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике и сформированности элементов общенаучной картины мира у учащихся старших классов средней школы;

7) провести педагогический эксперимент с целью проверки гипотезы исследования и модели формирования у учащихся старших классов средней школы умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике;

8) разработать по результатам исследования учебно-методические пособия для учителей физики средней школы по формированию умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам в процессе обучения физике.

Методологическими основами исследования являются:

общефилософская теория познания, философские аспекты мировоззрения, философские положения о всеобщей связи и взаимообусловленности явлений и процессов окружающего мира;

психолого-педагогические и методологические основы системного, компетентностного и комплексного подходов (Э.А. Аксенова, О.С. Анисимов, И.В. Блауберг, И.А. Зимняя, Н.К. Вахтомин, Г. Гегель, Э.В. Ильенков, Б.М. Кедров, Е.Я. Коган, О.Е. Лебедев, В.Н. Садовский, Н.Ф.Талызина, А.П. Тряпицина, Э.Г. Юдин и др.);

деятельностный подход и теория деятельности (Л.С. Выготский, П.Я. Гальперин, В.В. Давыдов, А.Н. Леонтьев, С.Л. Рубинштейн, Н.Ф. Талызина, Д.Б. Эльконин и др);

теория оптимизации учебного процесса (Ю.К. Бабанский, Л.В. Занков, А.Г. Молибог, В.А. Черкасов и др.);

теория поэтапного формирования умственных действий (П.Я. Гальперин, Н.Ф. Талызина и др.);

теория формирования обобщенных знаний, умений и навыков (А.В. Усова, А.А. Бобров и др.);

общедидактические принципы обучения (Ю.К. Бабанский, М.А. Данилов, Б.П. Есипов, И.Я. Лернер, М.Н. Скаткин и др.);

- основные положения теории и методики обучения физике (А.И. Бугаев, Ю.И. Дик, С.Е. Каменецкий, Г.Я. Мякишев, В.П. Орехов, Н.С. Пурышева, В.Г. Разумовский, А.В. Усова и др.);

теория межпредметных связей (А.И. Гурьев, В.С. Елагина, И.Д. Зверев, М.Ж. Симонова, С.А. Старченко, В.Н. Максимова, А.В. Усова, В.Н. Федорова, О.А. Яворук и др.);

идеи преемственности в процессе обучения (Т.И. Гнитецкая, И.С. Карасова, А.В. Петров, М.В. Потапова, А.В. Усова, В.А. Черкасов и др.).

Методы исследования:

1. Теоретическая группа методов: психолого-педагогический анализ проблемы формирования умения комплексного применения знаний по естественнонаучным дисциплинам; теоретический анализ философской, психологической, дидактической и методической литературы, нормативно-правовых документов по вопросам образования, позволивший сформулировать исходные позиции исследования. Для характеристики и упорядочения понятийного поля проблемы, в том числе проблемы многозначных физических терминов, применялся понятийно-терминологический анализ. Проводился анализ теоретических моделей обучения в психологии и дидактике с целью построения авторской дидактической модели; моделирование использовалось для выстраивания процесса подготовки учащихся на основе разработанной нами методики формирования умений комплексного применения знаний и умений. Для анализа учебных программ, учебников физики, государственных образовательных стандартов использовался структурно-логический анализ.

2. Эмпирическая группа методов: наблюдение за учебным процессом в ходе посещения и проведения учебных занятий, беседы с преподавателями, изучение опыта работы учителей и методистов, проведение и анализ контрольных работ, анкетирование учащихся и учителей, тестирование учащихся по ШТУРам, педагогический эксперимент (констатирующий, пробный, обучающий и контрольный).

3. Психологическая группа методов: рефлексия, школьные тесты умственного развития.

4. Методы статистической обработки результатов педагогических экспериментов.

Решение поставленных в работе задач осуществлялось в четыре этапа.

На первом этапе (1999 - 2001 гг.) для теоретического обоснования проблемы исследования был проведен анализ философской, психолого-дидактической, научно-методической и учебной литературы, ознакомление с диссертационными исследованиями и публикациями по проблеме исследования. Были определены цель, объект, предмет, сформулированы гипотеза и задачи исследования, разработан план проведения исследования. На этом этапе был проведен констатирующий эксперимент и изучался передовой опыт деятельности преподавателей средних школ по осуществлению комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам учащимися старших классов средней школы при обучении физике.

На втором этапе (2001 - 2003 гг.) на основе анализа взаимодействия естественных наук, содержания курсов естественнонаучных дисциплин для 10-11 классов средней школы были выделены основные направления реализации комплексного подхода, определены общие естественнонаучные понятия, законы, учебно-познавательные умения и методы исследования. Отобран прикладной материал комплексного содержания; были определены основные формы организации учебных занятий, пути и средства осуществления на них комплексного применения знаний и умений школьниками, направленного на систематизацию и обобщение знаний и умений учащихся, формирование элементов общенаучной картины мира; был проведен пробный эксперимент с целью первичной проверки эффективности разработанной методики.

На третьем этапе (2003 - 2006 гг.) исследования осуществлялся обучающий эксперимент, проводился анализ результатов эксперимента и уточнение некоторых положений предлагаемой методики с корректировкой методики проведения педагогического эксперимента. На данном этапе были определены и разработаны основные элементы авторской концепции и на ее основе дидактической модели по формированию у учащихся умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике. Осуществлялась проверка эффективности разработанной методики.

На четвертом этапе (2006 - 2008 гг.) исследования был завершен систематический обучающий эксперимент, в результате чего получено подтверждение исходной гипотезы исследования, подведены его основные итоги, сделаны выводы и завершена работа по оформлению диссертации.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Концепция комплексного применения учащимися старших классов средней школы своих знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике, базирующаяся на идеях системного, компетентностного, деятельностного и комплексного подходов, включает:

• основание концепции (концепцию школьного образования, основополагающие подходы и принципы обучения, факты педагогической деятельности, доказывающие актуальность концепции);

• теоретический блок, содержащий основные положения, направленные на формирование у учащихся старших классов средней школы умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике; теоретические основы: закономерности и принципы формирования у учащихся комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике; дидактическую модель методики формирования у учащихся комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике;

• прикладной блок, включающий организационно-деятельностную часть дидактической модели и методику, направленные на реализацию концепции формирования комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике.

2. Дидактическая модель методики формирования умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам у учащихся старших классов средней школы при обучении физике включает следующие взаимосвязанные блоки:

1) мотивационно-целевой, объединяющий цели и задачи, а также систему методических средств развития положительной мотивации у учащихся старших классов средней школы при формировании у них умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике;

2) содержательный, включающий в себя:

• знания 1 рода, направленные на формирование физической картины мира (ФКМ);

• знания 2 рода из других естественнонаучных дисциплин, направленные на формирование естественнонаучной картины мира (ЕНКМ);

• знания 3 рода, направленные на формирование элементов общенаучной картины мира (ОНКМ);

• учебную деятельность, направленную на формирование умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам в философском, психологическом и дидактическом аспектах;

3) организационно-деятельностный, объединяющий методы, приемы и формы организации учебных занятий комплексного типа;

4) диагностический, состоящий из критериев, методов и форм, направленных на оценивание общей успеваемости учащихся старших классов средней школы, а именно оценивание осведомленности учащихся, умение проводить аналогии, классификации, обобщения знаний по разным циклам школьных дисциплин.

3. Методика формирования у учащихся старших классов средней школы умений комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике включает в себя различные формы организации учебных занятий комплексного характера (комплексные семинары, интегративные уроки, комплексные лабораторные работы и т.д.), методы (комплексный проблемный метод, комплексный исследовательский метод и т.д.) и средства комплексного характера (например, комплексные задания и задачи).

4. Эффективность формирования у учащихся старших классов средней школы умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике обеспечивается комплексом специально создаваемых дидактических условий, включающим: организацию учебной деятельности учащихся, направленной на формирование у них умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике (выполнение учениками комплексных заданий, комплексных лабораторных работ, подготовка сообщений на комплексную тему и т.д.); ориентацию деятельности учителя физики на формирование у учащихся умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике; координацию деятельности учителей других естественнонаучных дисциплин при формировании у учащихся умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике.

Научная новизна исследования заключается в том, что:

1. Разработана и обоснована концепция формирования у учащихся общеобразовательных школ комплексного применения своих знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике, состоящая из следующих блоков: основание концепции, опирающееся на положения концепции школьного образования, основные подходы и принципы обучения; теоретический блок, содержащий основные положения концепции, закономерности и принципы формирования умений комплексного применения естественнонаучных знаний и умений, дидактическую модель методики их формирования и развития; прикладной блок концепции, включающий орагнизационно-деятельностную часть модели и методику, направленные на реализацию концепции комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике.

2. Построена дидактическая модель методики формирования умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам у учащихся старших классов средней школы при обучении физике, включающая следующие взаимосвязанные блоки: мотивационно-целевой, содержательный, организационно-деятельностный и диагностический.

3. Разработана методика формирования у учащихся старших классов общеобразовательной школы умений комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике, способствующая формированию у них элементов общенаучной картины мира.

4. Определены и теоретически обоснованы следующие дидактические условия, способствующие формированию у учащихся старших классов средней школы умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике: организация учебной деятельности учащихся, направленная на формирование у них умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике (выполнение учениками комплексных заданий, комплексных лабораторных работ, подготовка сообщений на комплексную тему и т.д.); ориентация деятельности учителя физики на формирование у учащихся умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике; координация деятельности учителей других естественнонаучных дисциплин при формировании у учащихся умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике.

Теоретическая значимость исследования определяется:

1) исследована проблема формирования у учащихся старших классов средней общеобразовательной школы умений комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при изучении физики на теоретическом и методическом уровнях, что вносит определенный вклад в теорию и методику обучения физике;

2) систематизирован понятийно-категориальный аппарат проблемы формирования умений комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам у учащихся в процессе обучения физике; расширено ее терминологическое поле за счет введения авторской трактовки понятий: «межпредметное умение», «умение комплексного применения знаний и умений», «комплексное задание»;

3) выявлены теоретико-методологические основания построения модели методики формирования у учащихся старших классов средней общеобразовательных школ комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике, в качестве которых выступают системный, деятельностный, компетентностный и комплексный подходы;

4) определена и обоснована уровневая структура содержательного и деятельностного компонентов дидактической модели методики формирования у учащихся умений комплексного применения естественнонаучных знаний и умений при обучении физике.

Практическая значимость результатов исследования состоит в том, что его выводы и рекомендации по методике формирования у учащихся умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам способствуют совершенствованию образовательного процесса по физике в старших классах средней школы. Практическая значимость определяется разработкой и публикацией: 1) учебно-методического пособия «Комплексные формы организации учебных занятий», в котором рассматривается методика организации и проведения комплексных семинаров, интегративных уроков; 2) учебно-методического пособия «Комплексные задачи в процессе обучения физике»; 3) учебно-методических пособий «Физика. Механика и молекулярная физики» и «Физика. Электромагнетизм. Оптика и квантовая физика», предназначенных для изучения студентам факультета естествознания; 4) разработкой программ элективных курсов «Физика света и цвета» и «Вода. Ее свойства», предназначенных для учащихся старших классов средней школы; 5) программ спецкурсов «Межпредметные связи в естественнонаучных дисциплинах», «Физика и экология», «Комплексное применение знаний и умений школьниками по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике», предназначенных для студентов физико-математических факультетов; 6) комплекта тестовых и контрольных материалов по разным темам курса физики; 7) подготовкой диагностирующего инструментария (анкет, оценочных таблиц, опросников), позволяющих оценивать эффективность разработанной методики формирования у учащихся старших классов средней школы умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике; 8) определением критериев и уровней сформированности умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике.

Обоснованность и достоверность результатов исследования обеспечены: всесторонним анализом поставленной проблемы; применением методов исследования, адекватных его предмету; длительностью педагогического эксперимента и использованием его разнообразных видов; контролируемостью условий проведения эксперимента и воспроизводимостью его результатов; применением методов математической статистики с целью определения надежности и достоверности полученных количественных показателей результативности обучения.

Апробация и внедрение результатов исследования

Основные теоретические положения и экспериментальные результаты исследования представлены и получили положительную оценку на

- международных научно-практических конференциях в гг. Тюмени (1997 г.), Челябинске (1997, 2001, 2006, 2007 гг.), Пензе (2006, 2007 гг.), Перми (2006 г.), Екатеринбурге (2006, 2007 гг.), Москве-Шадринске (2007, 2008 гг.);

- всероссийских научно-практических конференциях в гг. Челябинске (1998, 1999 гг.), Москве-Челябинске (2004 г.), Бийске (2006 г.), Шадринске (2006, 2007 гг.);

- зональных и региональных научно-практических конференциях в гг. Кургане (1997 г.), Екатеринбурге (1999 г.), Соликамске (2001 г.), Шадринске (2003, 2006, 2007 гг.).

Результаты исследований опубликованы в 60 научно-методических работах, в том числе в 3-х монографиях, 8 статьях в журналах, рекомендованных ВАК РФ. Материалы исследования внедрены в образовательный процесс средних общеобразовательных учреждений г. Шадринска Курганской области, Шатровского района Курганской области, г. Челябинска, г. Лесосибирска Красноярского края; при работе со студентами Шадринского государственного педагогического института, филиала Красноярского государственного университета в г. Лесосибирске; на курсах повышения квалификации работников образования при ШГПИ и Курганском институте повышения квалификации и переподготовки работников образования.

Структура и объем диссертации: диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка (368 наименований), приложений. Общий объем диссертации 472 страницы, в том числе основного текста 414 страниц, включая библиографический список. Диссертация содержит 44 рисунка, 31 таблицу, 7 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

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

В первой главе «Проблема формирования умения комплексного применения знаний и умений в психологии, теории и практике школьного обучения» проводится анализ проблемы формирования умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам в психологии, теории и практике школьного обучения, определяется проблемное поле исследования. С этой целью проводится анализ понятий: комплексность, комплексный подход, умение, умение комплексного применения знаний и умений. Проведя анализ психологических, педагогических, философских словарей и энциклопедий, словарей русского языка и иностранных слов, а также определений А.С. Валеева, И.П. Подласова, Б.Е. Стариченко, С.А. Старченко, А.П. Усольцева и других, в качестве рабочего определения мы взяли определение, данное С.А. Старченко: «Комплексный подход - это способ построения содержания образования и организация процесса обучения на основе единого связующего стержня. Основным способом объединения содержания образования в данном случае является концентрация и сосредоточение учебного материала вокруг отдельных тем, предметов, практических занятий и трудового процесса».

В главе приводится анализ понятий «межпредметное умение» (Т.К. Александрова, В.С. Елагина, И.Д. Зверев, И.Я. Лернер, В.Н. Максимова и др.) и «умение комплексного применения знаний» (И.Д. Зверев, В.Н. Максимова, О.Р. Шефер и др.), в результате которого было сформулировано следующее определение понятия «умение комплексного применения знаний и умений»: умения, образующиеся в процессе синтеза знаний и умений из разных разделов одного предмета и/или разных учебных предметов на основе единого связующего стержня, при сочетании методов, приемов, форм обучения и взаимодействии учителей разных предметов.

В результате анализа разных подходов к преподаванию естественнонаучных дисциплин в России и зарубежных странах (США, Англия, Норвегия, Япония, Франция) был сделан вывод о том, что снижение интереса подростков к естествознанию вообще и к физике в частности - общая проблема школьного образования. Но положительным моментом является то, что за рубежом при изучении естественных наук большое внимание обращают на практическую направленность обучения, в основе курсов лежит не теория, а жизненные явления. В России же до сих пор важнейшими признанными задачами обучения считаются глубокое изучение современных научных представлений, теоретическое знание законов физики. Школьное обучение забывает, что сегодня человеку нужны осознание общей картины мира, ощущение сопричастности к культурному наследию, прямое участие в жизненных процессах.

На необходимость комплексного применения знаний и умений школьниками указывает современная Концепция модернизации российского образования на период до 2010 года, утвержденная распоряжением Правительства РФ от 29.12.2001 года. В Концепции говорится: «Базовое звено образования - общеобразовательная школа, модернизация которой предлагает ориентацию образования не только на усвоение обучающимся определенной суммы знаний, но и на развитие его личности, его познавательных и созидательных способностей. Общеобразовательная школа должна формировать целостную систему универсальных знаний, умений, навыков, а также опыт самостоятельной деятельности и личной ответственности обучающихся, то есть ключевые компетенции, определяющие современное качество содержания образования».

В Проекте Федерального компонента стандартов общего образования приводится перечень ключевых компетенций, преимущественно представляемых мировой образовательной практикой:

- компетенции в сфере познавательной деятельности, основанные на усвоении способов самостоятельного приобретения знаний из различных источников информации, в том числе внешкольных;

- компетенции в сфере общественной деятельности (выполнение роли гражданина, избирателя, члена социальной группы, коллектива);

- компетенции в сфере трудовой деятельности (в том числе умение анализировать и использовать ситуацию на рынке труда, оценивать и совершенствовать свои профессиональные возможности, навыки самоорганизации и т.д.);

- компетенции в бытовой сфере (включая аспекты семейной жизни, сохранения и укрепления здоровья и т.д.);

- компетенции в сфере культурной деятельности (включая набор путей и способов использования собственного времени, культурно и духовно обогащающего личность).

Приведенный перечень позволяет, в какой-то мере, понять сущность понятия «ключевые компетенции». Нас интересуют ключевые компетенции в сфере познавательной деятельности, куда относятся, прежде всего, умения самостоятельно приобретать знания и умения применения полученных знаний и умений в нестандартных ситуациях в комплексе.

С целью изучения состояния проблемы формирования умения комплексного применения знаний и умений в учебном процессе по физике нами использовались различные методы исследования: изучалось поурочное и тематическое планирование учителей физики и других естественнонаучных предметов; анализ посещенных учебных занятий и бесед с учителями; анкетирование учителей и учеников.

Результаты данных исследований позволили сделать следующие выводы:

Учащиеся, владея комплексными знаниями и умениями, затрудняются в применении их к объяснению реальных процессов и явлений природы, т.е. действие переноса знаний в новые условия у них не сформировано в должной мере.

Причина этого заключается в недостаточности и поверхности внедрения учителями в процесс обучения комплексного подхода. В практике работы средних школ превалируют уроки с фрагментарным включением связей между предметами, смежные понятия используются в основном на уровне воспроизведения учебного материала других предметов для иллюстрации практической значимости изучаемого. Учителя испытывают затруднения в отборе учебного материала для реализации комплексного подхода и адекватных ему методов обучения, редко включают учащихся в самостоятельную работу по применению разнопредметных знаний в процессе переноса.

Разработанные в дидактических исследованиях формы организации учебной деятельности учащихся, основанные на комплексном применении школьниками своих знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам, при обучении физике не нашли должного отражения в широкой практике школьного преподавания.

Существующее противоречие между требованиями, отраженными в стандартах естественнонаучного образования, и реальными возможностями учителя, использующего традиционную методику преподавания, актуализирует исследуемую нами проблему.

Одним из возможных путей решения вышеперечисленных проблем является создание концепции и дидактической модели методики формирования у учащихся старших классов средней школы умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам в процессе обучения физике.

Во второй главе «Теоретико-методологические основы комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике» рассматриваются методологические основы построения концепции формирования у учащихся старших классов общеобразовательных школ комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике. Концепция комплексного применения учащимися общеобразовательных школ своих знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике исследована с позиции компетентностного, деятельностного, системного, комплексного подходов к образованию и имеет следующий состав: основание, теоретический и прикладной блоки (по Л.А. Бордонской, С.И. Десненко).

1. Основание концепции содержит концепцию школьного образования, основополагающие подходы и принципы обучения, факты педагогической деятельности, доказывающие актуальность концепции.

2. Теоретический блок содержит:

основные положения, направленные на формирование у учащихся старших классов средней школы умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике;

теоретические основы: закономерности и принципы формирования у учащихся комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике;

дидактическую модель методики формирования у учащихся комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике.

3. Прикладной блок концепции включает организационно-деятельностную часть модели и методику, направленные на реализацию концепции комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике.

Основными положениями концепции являются:

1. Комплексное применение учащимися своих знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике рассматривается как составная часть целостного образовательного процесса. Она встраивается в основную образовательную программу базовой подготовки учащихся общеобразовательных школ по физике.

2. Комплексное применение учащимися своих знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике формируется в соответствии с современными запросами средней школы и обеспечивает естественнонаучную подготовку выпускников.

3. Комплексное применение учащимися своих знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам обеспечивает формирование целостных естественнонаучных знаний, умений, компетентностей, опыта исследовательской деятельности в области физики.

4. Механизмы реализации образовательного процесса на основе комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам основываются на комплексных методах, средствах обучения и формах организации учебных занятий.

5. Успешность осуществления комплексного применения учащимися своих знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике обеспечивается соответствующими условиями:

- организация учебной деятельности учащихся, направленной на формирование у них умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике (выполнение учениками комплексных заданий, комплексных лабораторных работ, подготовка сообщений на комплексную тему и т.д.);

- ориентация деятельности учителя физики на формирование у учащихся умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике;

- координация деятельности учителей других естественнонаучных дисциплин на формирование у учащихся умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике.

6. Определение эффективности комплексного применения учащимися своих знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике осуществляется на основе разработанных критериев и уровней.

Теоретическая основа концепции включает в себя законы и закономерности, которые служат основой для проектирования процесса обучения физике и его осуществления в направлении формирования у учащихся старших классов средней школы умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам. В исследовании использовались общепедагогические законы процесса обучения такие, как: социальной обусловленности целей, содержания и методов обучения; обусловленности результатов обучения характером деятельности учащихся; целостности и единства педагогического процесса; взаимосвязи и единства теории и практики в обучении и др. (Ю.К. Бабанский, Б.С. Гершунский, В.И. Загвязинский, М.И. Махмутов, И.Я. Лернер, М.Н. Скаткин, П.И. Пидкасистый и др.). В соответствие с проблемой нашего исследования были выделены следующие частные закономерности: зависимость результатов обучения от применения комплексных методов, средств обучения комплексного типа, форм учебных занятий комплексного характера; зависимость уровня сформированности умения комплексного применения знаний по естественнонаучным дисциплинам от организации учебно-познавательной деятельности, от ориентации деятельности учителей на формирование данного умения.

Практическая реализация выделенных законов и закономерностей концепции комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике осуществляется через следующие принципы обучения: преемственности, межпредметности, комплексности, интегративности, подробно охарактеризованные в исследовании.

Таким образом, основные идеи и исходные положения концепции послужили основами для разработки дидактической модели формирования у учащихся старших классов средней школы умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике.

Разработанная модель учебного процесса включает в себя следующие блоки: мотивационно-целевой, содержательный, организационно-деятельностный, диагностический (рис. 1).

Мотивационно-целевой блок включает в себя цели, задачи формирования умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике, а также систему средств развития положительной мотивации у учащихся, основанную на комплексном применении знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам.

Основной целью формирования умения комплексного применения знаний и умений у учащихся старших классов средней школы при обучении физике является: формирование компетентной личности, способной применять свои знания и умения в комплексе в реальных жизненных ситуациях, обладающей элементами общенаучной картины мира.

Готовность учащихся комплексно применять естественнонаучные знания и умения при обучении физике достигается при решении следующих частных задач, связанных с формированием у учащихся: 1) умений осуществлять перенос знаний; 2) умений выполнять задания, требующие комплексного применения знаний и умений; 3) умений работать с информацией комплексного характер; 4) умений выполнять комплексные лабораторные работы;

5) умений готовить рефераты и доклады по комплексным темам; 6) умений готовить презентации, работать с компьютерными моделями комплексного типа и т.д.

В данном блоке, опираясь на теорию стимулирования познавательного интереса (Г.И. Щукина, А.В. Усова, Е.В. Оспенникова, В.И. Лырчикова, М.Г. Ковтунович, С.А. Осяк и др.), мы представили систему методических средств деятельности учителя, включающую в себя содержательную, организационную и деятельностную компоненты, направленную на развитие положительной мотивации у учащихся старших классов средней школы в процессе формирования у них умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике. Разделяя точку зрения С.А. Осяк, под системой средств формирования и развития положительной мотивации у учащихся старших классов средней школы мы понимаем группу объектов (приемы и средства, раскрывающие содержание, формы организации учебных занятий, формы организации учебной деятельности учащихся), объединенных целью формирования у учащихся умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при обучении физике.

Содержательный блок дидактической модели включает в себя три основных элемента: комплексное применение знаний и умений, направленное на формирование физической картины мира (ФКМ); комплексное применение знаний и умений, направленное на формирование естественнонаучной картины мира (ЕНКМ); комплексное применение знаний и умений, направленное на формирование элементов общенаучной картины мира (ОНКМ).

Содержательная компонента комплексного применения знаний, включает в себя знания 1, 2 и 3 рода (рис.2); а деятельностная характеристика комплексного применения знаний и умений основывается на учебной деятельности учащихся старших классов средней школы при обучении физике.

Основой комплексного применения знаний и умений в процессе изучения физики является физическое знание (знания 1 рода) - результат познания физической сущности явлений и свойств реального мира, являющийся частью общечеловеческого знания. Оно развивается за счет открытия новых знаний о мире, за счет их анализа и обобщения на более высоком уровне, за счет применения более эффективных теоретических и экспериментальных методов исследования. Знания 1 рода направлены на формирование у учащихся при обучении физике физической картины мира (ФКМ). ФКМ в настоящее время рассматривается как высший уровень обобщения и систематизации физического знания. Понятие ФКМ является наиболее существенной частью общего понятия «естественнонаучная картина мира» (ЕНКМ), которая занимает центральное место в современном естествознании. ЕНКМ является высшим уровнем систематизации и обобщения всей совокупности естественнонаучных знаний (в которых, как известно, доминирующая роль принадлежит физике). При этом ЕНКМ не исчерпывает весь объем наших знаний об окружающем мире и о человеке.

В состав ЕНКМ входят научные знания из разных естественнонаучных дисциплин, но при этом не любые знания относятся к научным. Система научных знаний складывается по мере познания окружающего мира, обоснования и проверки полученных знаний на практике. Система учебных знаний, отражая систему наук, развивается в соответствии с задачами и особенностями процесса обучения. Учебные знания не остаются неизменными, так как научное познание происходит постоянно. Вместе с развитием науки, техники и культуры знания постоянно обновляются и совершенствуются, из них исключаются все устаревшее, несущественное для данного времени, они становятся более обширными и глубокими.

На основе логико-генетического анализа структуры научных знаний учеными В.Г. Разумовским и А.В. Усовой выделены основные элементы системы научных знаний, такие как: методы познания, научные факты, понятия, законы, теории, картины мира (рис.2).

Без знания основополагающих естественнонаучных фактов, понятий, явлений, законов и теорий (знания 2 рода), невозможно осуществление учебной деятельности, направленной на формирование умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам.

При этом учащихся обязательно необходимо познакомить с общими требованиями к усвоению каждого из них, разъяснить, что нужно знать о структурных формах материи, о явлениях, о величинах, о законах, о теориях, и т.д., независимо от того, к какой области знаний они относятся. Для этого можно воспользоваться разработанными А.В. Усовой обобщенными планами изучения физических явлений, понятий, законов, теорий и т.д.

Для формирования у учащихся при изучении физики умения комплексного применения знаний и умений по другим естественнонаучным дисциплинам необходимо к планам обобщённого характера добавить пункт: осуществление переноса знаний и умений о рассматриваемом элементе системы научных знаний в другие естественнонаучные дисциплины или в другие разделы учебной дисциплины.

Понятия ЕНКМ и ФКМ являются фрагментами более общего понятия общенаучной картины мира (ОНКМ) или (НКМ). Данное понятие трактуется в философской и методической литературе далеко не однозначно. В.Ф. Ефименко понимает под НКМ высший уровень обобщения и систематизации всей совокупности постоянно развивающихся знаний (философских, общественно- политических, социально-экономических, естественнонаучных, технических и других) о природе, обществе и познании, подтвержденных на опыте, в их взаимодействии и развитии. В результате образуется сложная система взаимосвязанных понятий общенаучной, естественнонаучной и физической картин мира. Естественно, что понятие НКМ шире и не сводится к совокупности ЕНКМ и ФКМ. В рамках НКМ происходит обобщение научных знаний на основе философских представлений, в результате чего складывается целостный взгляд на мир и способы познания.

Мы не ставим задачи сформировать целостную ОНКМ. В своем исследовании мы рассматриваем лишь ее элементы, включающие в себя следующие аспекты: методологический, историко-культурный, социально-экономический, гуманитарный, экологический.

Деятельностную компоненту комплексного применения знаний и умений составляет учебная деятельность. В работах О.Р. Шефер подробно представлена учебная деятельность при обучении физике, направленная на формирование у учащихся умения решать задачи, требующие комплексного применения знаний.

В нашем исследовании мы разработали методику формирования у учащихся в процессе изучения физики умения комплексного применения знаний и умений из других естественнонаучных дисциплин. Так как основой любого умения является учебная деятельность, то охарактеризуем ее с позиции нашего исследования.

Учебная деятельность должна содержать следующие функциональные компоненты:

цель, предмет, средства, процесс, продукт - в философском представлении;

мотивацию, ориентировку, исполнение, контроль - в психологическом представлении.

С дидактической точки зрения, В.Н. Максимова в качестве базисных компонентов учебной деятельности выделяет: познавательную, практическую и ценностно-ориентационную стороны, которые направлены на усвоение соответствующих видов знаний.

Рассматривая учебную деятельность как систему деятельностей, В.Н. Максимова выходит на новый компонент учебной деятельности - «межпредметный», который содержит способы действий по усвоению связей в познавательной, практической и «ценностно-ориентационной» деятельности учащихся.

Мы предлагаем выход на более высокий уровень - комплексный. Комплексность умений (и знаний) - это их функциональное качество, приобретаемое в процессе переноса и обобщения способов действий из разных учебных предметов. Комплексное применение знаний и умений - умения школьников, образующиеся в процессе синтеза знаний и умений из разных разделов одного предмета и/или разных учебных предметов на основе единого связующего стержня, при сочетании методов, приемов, форм обучения и взаимодействии учителей разных предметов.

Комплексность как качество знаний и умений отражает их генезис, происхождение в процессе научной интеграции, порождение новых знаний и методов на стыке разных наук. Рассмотрев классификации умений, предложенные учеными Т.К. Александровой, А.А. Бобровым, Н.С. Журавлевой, И.Д. Зверева, И.Я. Лернера, и взяв их за основу, мы выделяем следующие основные умения, входящие в состав умений комплексного применения знаний и умений: