Профессионально направленная методическая система подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов

На правах рукописи

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора педагогических наук

Профессионально направленная методическая система подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов

13.00.02 теория и методика обучения и воспитания (физика)

Петрова Елена Борисовна

Москва 2010

Работа выполнена на кафедре теории и методики обучения физике факультета физики и информационных технологий Московского педагогического государственного университета

Научный консультант: доктор педагогических наук, профессор

Пурышева Наталия Сергеевна

Официальные оппоненты:

доктор педагогических наук, профессор

Голубева Ольга Наумовна

доктор педагогических наук, профессор

Бордонская Лидия Александровна

доктор физико-математических наук, профессор

Свиридов Владимир Владимирович

Ведущая организация: Уральский государственный педагогический университет.

Защита состоится «____»_____________2010 года часов на заседании диссертационного совета Д 212.154.05 при Московском педагогическом государственном университете по адресу:

119435, Москва, ул. М. Пироговская, д. 29, ауд. № 49

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

Автореферат разослан «_____»________________________2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Л.А. Прояненкова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Социальные процессы, связанные с развитием производства, запросами очередного этапа развития науки и техники, требуют перестройки системы образования, поиска новых путей достижения традиционной цели - подготовки компетентных специалистов для деятельности в различных областях, в том числе и в области образования.

Модернизация школьного образования, осуществляемая в настоящее время, ставит новые профессиональные задачи перед высшей школой, предъявляет новые требования к профессиональной подготовке учителя современной школы, бакалавров и магистров образования. Новыми задачами их подготовки являются такие, как формирование у студентов профессиональных компетенций в области реализации уровневой и профильной дифференциации, предпрофильной подготовки, преподавания интегрированных и элективных курсов, использования новых педагогических, в том числе информационных, технологий, технических средств обучения и приборной базы. В связи с этим необходимо обеспечить соответствие предметной подготовки будущих учителей задачам современного этапа реформирования общего среднего и высшего профессионального образования.

Комплексное преобразование сферы высшего образования подразумевает также пересмотр концепции подготовки кадров в каждой конкретной области деятельности. Модернизация содержания образования требует существенного обновления учебно-методического обеспечения и реализации в нем современных инновационных подходов. В связи с этим в последние годы был принят ряд важных правительственных документов, которые регламентируют реформирование системы высшего образования и определяют долгосрочные перспективные цели этих преобразований. К приоритетным направлениям развития системы высшего профессионального образования отнесены переход на уровневую систему подготовки кадров и разработка новых образовательных стандартов с учетом современных квалификационных требований к специалистам различных уровней. При определении цели создания Федеральных государственных образовательных стандартов (ФГОС ВПО) основные акценты делаются на обеспечение универсальности, фундаментальности, профессиональной и практической направленности образования.

В настоящее время подготовка по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов осуществляется в два этапа: на первом этапе - в бакалавриате или специалитете Поскольку программа дисциплины «Физика» одинакова как для бакалавриата, так и для специалитета педагогического ВУЗа, то далее мы будем говорить лишь о бакалавриате. Кроме того, здесь и в дальнейшем для краткости будем употреблять термин «естественнонаучные специальности», подразумевая под этим подготоваку бакалавров и магистров направления «Педагогическое образование», профиль «Естественнонаучное образование». и на втором этапе - в магистратуре.

В последнее время усилено внимание к подготовке специалистов в области естественнонаучного образования. Это связано с введением таких дисциплин, как «Концепции современного естествознания», «Естественнонаучная картина мира» и т. п. в образовательные программы высшего профессионального образования и курса «Естествознание» в учебные планы общего среднего образования. Поэтому в числе профилей подготовки магистров направления «Педагогическое образование» присутствует такой, как «Естественнонаучное образование». В связи с этим возникает задача разработки программы подготовки магистров в области естественнонаучного образования, обладающих компетенциями, необходимыми для реализации профессиональной деятельности на инновационной основе с учетом приоритетных направлений развития науки и образования.

Цели подготовки выпускников педагогического ВУЗа определяются задачами их профессиональной деятельности. В результате обучения они должны обладать рядом общекультурных и профессиональных компетенций, к которым относятся, в частности, готовность использовать основные законы физики в преподавании естественнонаучных дисциплин, применять методы моделирования, теоретического и экспериментального исследования; готовность к реализации уровневой и профильной дифференциации, предпрофильной подготовки, преподавания интегрированных и элективных курсов, использованию новых информационных технологий. Для этого необходимо обеспечить такой уровень подготовки по физике студентов, обучающихся по направлению «Педагогическое образование», который позволит создать базу для освоения дисциплин предметного блока и будет соответствовать задачам современного этапа реформирования общего среднего и высшего профессионального образования.

При проведении исследования по проблеме профессионально направленной подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов, а также бакалавров образования выявлен ряд причин, не позволяющих достичь ее должного уровня. В ходе констатирующего этапа педагогического эксперимента обнаружено, что к числу наиболее существенных причин сравнительно низкой подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов можно отнести:

1) несоответствие содержания дисциплины «Физика» современному состоянию естественных наук;

2) отсутствие мотивации к занятиям физикой;

3) несоответствие существующих форм работы со студентами целям подготовки бакалавров образования;

4) недостаточное отражение в существующем содержании дисциплины «Физика» профессионально направленного материала.

Содержание подготовки магистров педагогического образования по профилю «Естественнонаучное образование» также нельзя считать сложившимся и удовлетворительным, так как существует лишь стандарт нового поколения, а основная образовательная программа пока еще полностью не сформирована.

Таким образом, существующие в настоящее время методики подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей не являются достаточными для того, чтобы обеспечить необходимый уровень профессиональной компетентности выпускников педагогического ВУЗа.

Проблемам совершенствования преподавания физики в высшей школе студентам естественнонаучных специальностей посвящен ряд исследований, в том числе, работы по теоретическим проблемам совершенствования физического образования (Г.А. Бордовский, О.Н. Голубева, А.Д. Суханов, А.А. Червова и др.), профессиональной направленности обучения физике (А.Е. Айзенцон, Л.В. Масленникова, И.А. Мамаева и др.), совершенствованию различных форм занятий по физике и отдельных видов деятельности в процессе этих занятий (Л.Г. Антошина, А.М. Зайцева, Г.И. Китайгородская, Л.В. Королева, В.В. Ларионов, В.Г. Петросян, В.В. Сперантов, Б.А. Струков, А.Е. Тулинцев и др.). Однако в этих работах не отражены вопросы, связанные с подготовкой студентов в условиях уровневой системы высшего профессионального образования.

При создании профессионально направленной методической системы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей нельзя не учитывать и проблемы, связанные с существенными изменениями самого естественнонаучного знания, его теоретических и экспериментальных методов. При этом следует учесть, что физика для студентов естественнонаучных специальностей не является профессией, но их профессиональная деятельность предполагается в сферах естественнонаучного образования или естественнонаучных исследований, для которых физика является базовой дисциплиной. В связи с этим перед каждым выпускником высшего учебного заведения встают задачи системного и междисциплинарного характера, требующие комплексного решения.

Таким образом, анализ состояния проблемы подготовки студентов в бакалавриате и магистратуре естественнонаучного образования позволяет сформулировать следующие противоречия:

- между необходимостью подготовки учителей естественнонаучных дисциплин, квалификация которых удовлетворяет потребностям современной школы, и системой их подготовки, при которой недостаточное внимание уделяется формированию общекультурных и профессиональных компетенций;

- между поставленной задачей перехода к уровневой структуре высшего профессионального педагогического образования и отсутствием профессионально направленной модели методической системы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей в условиях уровневого педагогического образования;

- между современным состоянием естественнонаучного знания и содержанием дисциплин подготовки по физике, преподаваемых студентам естественнонаучных специальностей, которое не отражает в полной мере современного уровня развития естественнонаучного знания.

Эти противоречия обусловливают актуальность исследования по теме «Профессионально направленная методическая система подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов», проблемой которого является поиск ответа на вопрос: «Какими должны быть концепция и модель методической системы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей при уровневой структуре высшего профессионального образования?»

Объектом исследования является процесс подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов.

Предметом исследования является профессионально направленная методическая система подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов.

Под профессиональной направленностью подразумевается, с одной стороны, отражение в содержании обучения фундаментальности физических знаний и связей физики с дисциплинами предметного блока; с другой стороны, использование специфических для будущих преподавателей образовательной области «Естествознание» видов деятельности.

Цель исследования заключается в теоретическом обосновании, разработке и реализации концепции профессионально направленной методической системы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов.

Гипотеза исследования формулируется следующим образом: подготовка по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов достигнет уровня профессиональной компетентности, если методическая система подготовки по физике будет учитывать современный уровень развития естественнонаучного знания, опираться на принципы фундаментальности, интеграции, межпредметных связей и профессиональной направленности обучения, учитывать психологические особенности обучаемых и специфику их профессиональной направленности (специфику целей, характер учебно-познавательной деятельности, специфику реализации дидактических и частнометодических принципов).

В результате будет:

- повышена мотивация студентов естественнонаучных специальностей к изучению физики,

- повышены полнота и системность знаний по физике и дисциплинам предметной подготовки,

- достигнут требуемый уровень готовности к реализации межпредметных связей и интеграции в процессе будущей профессиональной деятельности.

Цели и гипотеза исследования определяют его задачи.

1. Выявить состояние проблемы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов.

2. Выявить состояние естественнонаучного знания на современном этапе его развития.

3. Теоретически обосновать основные положения концепции профессионально направленной методической системы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей с учетом уровневой структуры высшего профессионального образования.

4. Построить модель профессионально направленной методической системы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей, объединяющую целевой, содержательный и процессуальный компоненты.

5. Разработать методику подготовки по физике студентов бакалавриата и магистратуры направления «Педагогическое образование» (естественнонаучные профили), т. е.:

- определить общие и специфические цели подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей на разных уровнях образования;

- определить содержание и логическую структуру дисциплины «Физика» в бакалавриате и интегративных естественнонаучных дисциплин в магистратуре;

- определить методы, формы и средства обучения.

6. Провести педагогический эксперимент с целью проверки эффективности разработанной методической системы.

Методологические основы исследования составляют результаты работ, перечисленных ниже.

Для обоснования гипотезы исследования использованы:

- работы ведущих отечественных и зарубежных специалистов в области философско-методологических оснований естествознания и его преподавания (И.Д. Акопян, Н. Бор, М. Бунге, В.В. Будко, М.В. Волькенштейн, Г.Г. Гранатов, А. Пуанкаре, Г. Гельмгольц, Б.М. Кедров, Е.Н. Князева, Т.Кун, С.П. Курдюмов, Т.Г. Лешкевич, У. Матурана, Д. Пойа, П. Тейяр де Шарден, А.Н. Уайтхед, Р. Фейнман и др.);

- работы ведущих отечественных и зарубежных специалистов в области психологии по проблемам:

- когнитивной психологии (Б.Ф. Ломов, Г.В. Суходольский, У. Найссер, Дж. Гибсон),

- процессов познания (П.К. Анохин, Н.А. Бернштейн, Л.С. Выготский, А.Н. Леонтьев, Д.И. Узнадзе, П.Я. Гальперин, П. Линдсей, Д. Норман, У. Матурана и др.),

- теории деятельности (Л.С. Выготский, А.Н. Леонтьев, С.Л. Рубинштейн, В.В. Давыдов, Й. Ломпшар и др.),

- теории диссонанса (Л. Фестингер), теории мотивации (А. Маслоу),

- латеральной психологии (Э. де Боно).

При разработке программ и содержания дисциплин были использованы работы, в которых рассматривались проблемы

- дифференцированного обучения физике (Н.С. Пурышева),

- профессиональной направленности обучения физике в ВУЗах (И.А. Иродова, И.А. Мамаева, Л.В. Масленникова, А.И. Наумов, А.Е. Тулинцев),

- межпредметных связей и интеграции в обучении и образовании (З.Э. Байбагисова, Н.М. Бурцева, И.Д. Зверев, В.С. Елагина, А.А. Измайлова, В.Н. Максимова, Н.И. Резник, В.П. Соломин, А.В. Усова, Г.Ф. Федорец, В.Н. Федорова, П.Н. Федосеев, Н.К. Чапаев, О.А. Яворук),

- теории и методики вариативного построения содержания обучения физике (С.В. Бубликов, Л.В. Королева),

- теории и методики формирования естественнонаучных понятий в процессе обучения физике (Е.Я. Серополова),

- совершенствования преподавания физики в педагогических и других ВУЗах (Г.А. Бордовский, Л.А. Бордонская, О.Н. Голубева, Ю.А. Гороховатский, В.В. Ларионов, И.А. Мамаева, В.Г. Петросян, В.В. Сперантов, А.Д. Суханов и др.).

Также были приняты во внимание основные тенденции развития системы высшего образования: переход на уровневую структуру высшего профессионального образования и подготовку специалистов широкого профиля, усиление фундаментальности и интегративности содержания образовательных программ и др.

Можно выделить четыре основных этапа исследования.

На первом этапе (1994-2004 гг.) изучались и анализировались нормативные документы, касающиеся приоритетов развития образования и его модернизации, в том числе перехода на уровневую систему высшего профессионального образования. На этом этапе были сформулированы цель, предмет и задачи исследования, проводилось изучение существующей педагогической практики. В этот период был исследован вопрос об особенностях обучения физике студентов естественнонаучных нефизических специальностей. Для обоснования концепции и формирования методологической основы исследования осуществлялось изучение литературы по философии, психологии и учебно-методической литературы. Это позволило сформулировать рабочий вариант гипотезы исследования, составить его план и программу экспериментальной части исследования.

На втором этапе (2005-2006 гг.) был продолжен анализ литературы по проблеме исследования, который позволил уточнить направления исследования и начать систематизацию библиографической базы. Разрабатывались основные положения концепции методической системы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей. На основании положений концепции разрабатывалась модель методической системы, и выявлялись критерии оценки ее эффективности. Был проведен поисковый этап педагогического эксперимента, целью которого являлось уточнение и корректировка основных положений концепции, и частичная апробация элементов методической системы, в частности, проверка эффективности использования вариативного компонента содержания физического образования при проведении различных форм занятий.

На третьем этапе (200-2008 гг.) были сформулированы основные положения концепции методической системы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов, позволившие сформировать модель методической системы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей, сформулировать основные положения методики преподавания дисциплины «Физика» в бакалавриате, включающей разработку методических рекомендаций для проведения практических занятий, разработку тематики работ лабораторного практикума для студентов биологических, географических и химических специальностей; создание работоспособных макетов установок, апробированных в ходе проведения занятий, создание методических рекомендаций для проведения учебного эксперимента. На этом этапе проводилась подготовка текста диссертации, проводились апробация и внедрение результатов педагогического эксперимента, был проведен обучающий эксперимент и сделана статистическая обработка результатов обучающего этапа педагогического эксперимента. Этот этап позволил подтвердить выдвинутую гипотезу. Кроме того, на этом этапе была определена структура и содержательная часть методической системы подготовки по физике.

На четвертом этапе (2008-2009 г.) был проведен отбор содержания и определена методика преподавания интегративных дисциплин при обучении в магистратуре. Проведена лабораторная проверка созданных методик, подтвердившая их эффективность. Проверка проводилась на базе кафедры физики для естественных факультетов МПГУ. Параллельно проводился контрольный этап педагогического эксперимента по проверке эффективности элементов методической системы подготовки по физике.

Теоретические методы исследования: изучение литературы, посвященной общим и частным вопросам философии естествознания, анализ научной, психолого-педагогической и методической литературы по проблеме исследования; общенаучные методы (анализ, синтез, конкретизация, классификация, обобщение, сравнение, сопоставление, систематизация); моделирование методической системы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей.

Экспериментальные методы исследования: наблюдение; анкетирование; беседа; интервьюирование; личное преподавание физики студентам медицинского и педагогического ВУЗов, личное преподавание учащимся профильных классов гимназии и лицея; экспериментальная работа констатирующего, поискового и обучающего характера; обсуждение результатов исследования на семинарах, совещаниях, конференциях.

Научная новизна результатов исследования состоит в следующем:

1. Определены теоретические основы профессионально направленной методической системы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов, учитывающей специфические цели подготовки студентов по физике, их профессиональные интересы и психологические особенности, содержание дисциплин предметной подготовки, и опирающиеся на принципы фундаментальности, межпредметных связей, интеграции и профессиональной направленности.

2. Разработана концепция методической системы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов в условиях уровневой структуры высшего профессионального образования, включающая следующие положения.

1) Физическое образование студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов в условиях уровневого профессионального образования осуществляется в два этапа: изучение монопредметной дисциплины «Физика» в бакалавриате и интегративных естественнонаучных дисциплин в магистратуре.

2) Ведущими дидактическими принципами конструирования дисциплины «Физика» для студентов естественнонаучных специальностей (бакалавриат) и принципами обучения являются принципы фундаментальности, научности, межпредметных связей и профессиональной направленности.

3) Ведущими дидактическими принципами конструирования интегративных дисциплин для студентов естественнонаучных специальностей (магистратура) и принципами обучения являются принципы фундаментальности, научности, интеграции и профессиональной направленности.

4) Эти принципы на этапе подготовки студентов естественнонаучных специальностей по физике в бакалавриате реализуются следующим образом:

- принцип фундаментальности предполагает отражение теоретической составляющей научных знаний, которая составляет их основу и способствует формированию в процессе овладения системой физических знаний определенного типа мышления;

- принцип научности предполагает соответствие отражения состояния науки физики в содержании дисциплины «Физика»;

- принцип межпредметных связей предполагает отражение в содержании и методах обучения межнаучных связей;

- принцип профессиональной направленности предполагает отражение в содержании дисциплины «Физика» профессионально значимого для студентов материала.

5) Эти принципы на этапе подготовки студентов естественнонаучных специальностей по физике в магистратуре реализуются следующим образом:

- принцип фундаментальности предполагает наряду с теоретической составляющей научных знаний использование и их практической составляющей, т. е. моделирование и экстраполяцию полученных знаний на реальные жизненные ситуации;

- принцип научности предполагает соответствие содержания интегративных дисциплин уровню развития современной науки;

- принцип интеграции заключается в обобщении всех известных теоретических законов и принципов и установлении тех, которые являются универсальными в естествознании;

- принцип профессиональной направленности реализуется в деятельности студентов по освоению умений значимых для будущей профессиональной деятельности.

6) Основой технологий обучения физике и интегративным дисциплинам студентов естественнонаучных специальностей в бакалавриате и магистратуре являются психологические (особенности процесса познания, теории диссонанса, идеи развития латерального мышления) и педагогические теории (межпредметных связей и интеграции), а также психологические особенности студентов естественнонаучных специальностей, их когнитивные стили восприятия и переработки информации.

3. Сконструирована модель профессионально направленной методической системы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей, которая объединяет в себе целевой, содержательный и процессуальный компоненты. Модель реализована в виде методической системы, отличительными особенностями которой являются:

1) использование профессионально направленного материала на всех видах занятий;

2) единая схема организации занятий, включающая инвариантный и вариативный компоненты;

3) специальные задания, направленные на осмысленное применение знаний по физике для объяснения явлений и процессов области предметной подготовки;

4) дидактические информационные средства для организации самостоятельной деятельности студентов при подготовке к занятиям по физике;

5) интегративные дисциплины, сконструированные на основе различных частнометодических принципов;

6) специально разработанные задания для усиления профессиональной направленности подготовки студентов магистратуры.

4. Разработаны учебно-методические комплексы ряда дисциплин подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей, отражающие современные идеи физики («Основы биофизики», «Физические основы приема и передачи информации», «Физические основы биологических процессов»), которые включают программы дисциплин, методические рекомендации, описание системы демонстрационного и лабораторного эксперимента, описание системы дидактических информационных средств, примерные варианты контрольных мероприятий, список реферативных работ, список рекомендуемой литературы.

Теоретическая значимость исследования состоит в:

- развитии теории учебного предмета применительно к учебным дисциплинам, составляющим содержательный компонент методической системы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов;

- развитии теории и методики обучения физике в вузе в направлении определения теоретических основ построения дисциплины «Физика» для бакалавриата и интегративных дисциплин для магистратуры естественнонаучного образования.

Практическую значимость имеют следующие результаты исследования:

1. Профессионально направленная методическая система подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов, включающая дисциплину «Физика» для бакалавриата и интегративные дисциплины для магистратуры естественнонаучного образования.

2. Разработанные содержание и структура дисциплины «Физика» и интегративных дисциплин «Физические основы биологических процессов», «Физические основы приема и передачи информации», «Основы биофизики».

3. Учебно-методическое обеспечение процесса подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов в условиях уровневой структуры высшего профессионального образования, включающее программы дисциплин, методические рекомендации, описание системы демонстрационного и лабораторного эксперимента, описание системы дидактических информационных средств.

4. Модель лабораторного практикума, соответствующего структуре и содержанию дисциплины «Физика», учитывающего межпредметные связи с биологией, химией и географией, включающего дидактические информационные средства для самостоятельной подготовки студентов к занятиям по физике.

5. Учебные мультимедийные пособия для самостоятельной подготовки к занятиям физического лабораторного практикума.

6. Методика осуществления уровневой дифференциации на основе диагностики, использующей теорию диссонанса.

Использование разработанных материалов в педагогической практике позволяет повысить уровень подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов в условиях уровневой структуры высшего профессионального образования.

На защиту выносятся:

1. Разработанная концепция методической системы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов в условиях уровневой структуры высшего профессионального образования должна включать следующие положения.

1) Физическое образование студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов в условиях уровневого профессионального образования осуществляется в два этапа: изучение монопредметной дисциплины «Физика» в бакалавриате и интегративных естественнонаучных дисциплин в магистратуре.

2) Ведущими дидактическими принципами конструирования дисциплины «Физика» для студентов естественнонаучных специальностей (бакалавриат) и принципами обучения являются принципы фундаментальности, научности, межпредметных связей и профессиональной направленности.

3) Ведущими дидактическими принципами конструирования интегративных дисциплин для студентов естественнонаучных специальностей (магистратура) и принципами обучения являются принципы фундаментальности, научности, интеграции и профессиональной направленности.

4) Эти принципы на этапе подготовки студентов естественнонаучных специальностей по физике в бакалавриате реализуются следующим образом:

- принцип фундаментальности предполагает отражение теоретической составляющей научных знаний, которая составляет их основу и способствует формированию в процессе овладения системой физических знаний определенного типа мышления;

- принцип научности предполагает соответствие отражения состояния науки физики в содержании дисциплины «Физика»;

- принцип межпредметных связей предполагает отражение в содержании и методах обучения межнаучных связей;

- принцип профессиональной направленности предполагает отражение в содержании дисциплины «Физика» профессионально значимого для студентов материала.

5) Эти принципы на этапе подготовки студентов естественнонаучных специальностей по физике в магистратуре реализуются следующим образом:

- принцип фундаментальности предполагает наряду с теоретической составляющей научных знаний использование и их практической составляющей, т. е. моделирование и экстраполяцию полученных знаний на реальные жизненные ситуации;

- принцип научности предполагает соответствие содержания интегративных дисциплин уровню развития современной науки;

- принцип интеграции заключается в обобщении всех известных теоретических законов и принципов и установлении тех, которые являются универсальными в естествознании;

- принцип профессиональной направленности реализуется в деятельности студентов по освоению умений значимых для будущей профессиональной деятельности.

6) Основой технологий обучения физике и интегративным дисциплинам студентов естественнонаучных специальностей в бакалавриате и магистратуре являются психологические (особенности процесса познания, теории диссонанса, идеи развития латерального мышления) и педагогические теории (межпредметных связей и интеграции), а также психологические особенности студентов естественнонаучных специальностей, их когнитивные стили восприятия и переработки информации.

2. Методическая система подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов в условиях уровневой структуры высшего профессионального образования должна строиться на основе ведущих принципов отбора содержания дисциплин подготовки по физике на каждом из уровней обучения с учетом современного состояния естественнонаучного знания, учитывать психологические особенности студентов естественнонаучных специальностей, когнитивные стили их восприятия и переработки информации.

3. Модель профессионально направленной методической системы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей, должна включать целевой, содержательный и процессуальный компоненты, и быть реализована в виде методической системы, отличительными особенностями которой являются:

1) использование профессионально направленного материала на всех видах занятий;

2) единая схема организации занятий, включающая инвариантный и вариативный компоненты;

3) использование специальных заданий, направленных на осмысленное применение знаний по физике для объяснения явлений и процессов в области предметной подготовки;

4) использование дидактических информационных средств для организации самостоятельной деятельности студентов при подготовке к занятиям по физике;

5) включение в учебный план магистратуры интегративных дисциплин, сконструированных на основе различных частно-методических принципов;

6) использование системы заданий для усиления профессиональной направленности подготовки студентов магистратуры.

4. Учебно-методические комплексы дисциплины «Физика» для студентов естественнонаучных специальностей в бакалавриате должны включать программы дисциплин, методические рекомендации для студентов и преподавателей, описания системы демонстрационного и лабораторного эксперимента, описание системы дидактических информационных средств, примерные варианты контрольных мероприятий, список реферативных работ, список рекомендуемой литературы, способствующих формированию у студентов системы базовых знаний по физике и направленные на более осознанное восприятие дисциплин предметного блока.

5. Учебно-методические комплексы интегративных дисциплин подготовки по физике для студентов магистратуры по направлению естественнонаучное образование («Основы биофизики», «Физические основы приема и передачи информации», «Физические основы биологических процессов») должны включать программы дисциплин, методические рекомендации для студентов и преподавателей, описания системы демонстрационного и лабораторного эксперимента, описание системы дидактических информационных средств, примерные варианты контрольных мероприятий, список реферативных работ, список рекомендуемой литературы, способствующие формированию целостной естественнонаучной картины мира и умений применения полученных знаний к решению профессионально значимых задач.

Апробация результатов исследования осуществлялась посредством их отражения в публикациях и выступлений на территориальных, региональных, республиканских и международных научно-практических семинарах и конференциях, в том числе на:

а) международных

- II Международной научно-методической конференции «Новые технологии в преподавании физики: школа и вуз» (Москва, 2000),

- VI, VII, VIII, IX международных конференциях «Физика в системе современного образования» (ФССО) (Ярославль, 2001; Санкт-Петербург, 2003, 2005, 2007, 2009),

- Международном форуме «Информатизация процессов охраны здоровья населения» (Турция, Кемер, 2001),

- III международной научно-методической конференции «Новые технологии в преподавании физики: школа и вуз (НТПФ-III)» (Москва, 2002),

- XIV международном форуме по «Медико-экологической безопасности, реабилитации и социальной защите населения» (Хорватия, 2003),

- VII международной научно-методической конференции «Физическое образование: проблемы и перспективы развития» (Москва, 2008),

- X Международной учебно-методической конференции «Современный физический практикум» (Астрахань, 2008),

- VIII международной научно-методической конференции «Физическое образование: проблемы и перспективы развития» (Москва, 2009);

б) республиканских

- III Конференции стран Содружества «Современный физический практикум» (Звенигород, 1995),

- Съезде российских физиков-преподавателей «Физическое образование в XXI веке» (Москва, 2000),

- XIX Российской конференции по электронной микроскопии (XIX РКЭМ-2002) (п. Черноголовка, 2002),

- 1-м Российском научном форуме МедКомТех 2003 (Москва, 2003),

- VII Всероссийской конференции по биомеханике (Н. Новгород, 2004),

- III съезде биофизиков России (Воронеж, 2004),

в) региональных

- МежВУЗовской конференции «Активные формы и методы обучения в вузе» (Рязань, 1994),

- Вторых рязанских педагогических чтений «Педагогические технологии в высшей школе» (Рязань, 1995),

- совещании-семинаре «Физика в системе подготовки студентов нефизических специальностей университетов в условиях модернизации образования» (Астрахань, 2004),

- семинаре «Оборудование немецкой компании Phywe в российских ВУЗах: опыт работы и перспективы применения» (Ростов-на-Дону, 2009),

а также выступлений на научно-методических семинарах учителей физики, химии и биологии на курсах повышения квалификации школьных учителей дисциплин естественнонаучного цикла Москвы, Санкт-Петербурга, Астрахани и Ростова-на-Дону.

Результаты исследования внедрены в практику работы кафедры физики для естественных факультетов Московского педагогического государственного университета, в учебный процесс кафедры физики медицинской и биологической физики Российского государственного медицинского университета, Забайкальского государственного гуманитарно-педагогического университета им. Н.Г. Чернышевского, кафедры общей, теоретической физики и методики преподавания физики Рязанского государственного педагогического университета им. С.А. Есенина, использованы при проведении курсов повышения квалификации, проводимых для учителей физики г. Москвы.

Результаты исследования отражены в 68 работах автора, опубликованных в центральной печати и различных региональных изданиях.

Содержание и структура диссертационного исследования обусловлены его целями и задачами. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографии и 6 приложений. Основной текст занимает 316 страниц, содержит 27 схем, 30 рисунков и 13 таблиц. Библиография включает 347 наименований, в том числе 6 - на иностранных языках.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность исследования, посвященного разработке профессионально направленной методической системы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей в условиях уровневой системы высшего профессионального образования. Определены объект предмет, цели и задачи диссертационного исследования, представлены его методологические основы и концепция, раскрыты научная новизна, теоретическая и практическая значимость результатов исследования, приведены сведения об апробации результатов работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Состояние проблемы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей» анализируются проблемы, с которыми сталкиваются преподаватели физики в системе высшего профессионального образования, в том числе, и педагогического. Общими проблемами для учреждений высшего профессионального образования являются: уменьшение числа часов, отводимых на изучение физики учебным планом; неуклонное снижение уровня подготовки по математике и физике абитуриентов; крайне низкая мотивация к изучению физики у студентов нефизических специальностей. Последнее объясняется тем, что дисциплину «Физика» студенты изучают на младших курсах, поэтому они еще не видят возможности применения полученных знаний и не осознают их значимости для дальнейшей профессиональной деятельности.

Проведенный анализ дает возможность определить наиболее близкие друг другу специальности, которые далее будут объединены термином «нефизические естественнонаучные». К студентам, обучающимся по этим специальностям, могут быть отнесены студенты классических и педагогических университетов, специализирующиеся в области химии, биологии, географии, экологии и т. п., а также студенты медицинских ВУЗов.

Студенты нефизических естественнонаучных специальностей имеют общие цели подготовки по физике, главными среди которых являются освоение фундаментальной составляющей дисциплины «Физика» и приобретение умения применять полученные знания для решения профессиональных задач. Эти задачи могут лежать как в области научных исследований, так и в области преподавательской деятельности.

В ходе констатирующего эксперимента было выявлено отсутствие методики подготовки по физике достаточной для обеспечения необходимого уровня профессиональной компетентности, и определены основные направления исследования: необходимо создание методической системы подготовки по физике, которая учитывала бы современное состояние естествознания и психологические особенности студентов естественнонаучных специальностей. Было установлено, что такая методическая система должна включать компоненты, обеспечивающие профессиональную направленность и фундаментальность физического образования. Были установлены принципы, на основе которых возможно построение профессионально направленной методической системы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов при уровневой системе высшего профессионального образования.

Для бакалавриата к ним можно отнести принципы фундаментальности, научности, профессиональной направленности, а для магистратуры - интеграции, научности и профессиональной направленности. Проведен анализ содержания данных принципов и показана их многозначность, которая активно используется в условиях уровневой системы высшего профессионального образования.

Все это позволило определить актуальность и задачи исследования, к которым относятся анализ современного состояния естественных наук и психологических теорий, с помощью которых можно решить проблемы повышения мотивации студентов к занятиям физикой и уровня усвоения системы естественнонаучных знаний.

Во второй главе «Современное естествознание и физическое образование» рассмотрены вопросы, связанные с анализом современных тенденций развития естественных наук и естествознания в целом. Среди них основными являются процессы интеграции и дифференциации научного знания, результатом которых стало возникновение наук на стыке специальностей и основы для формирования научной области «Естествознание» на новом уровне философского обобщения. Перечисленные выше тенденции не могут не найти отражения и в образовании.

В результате проведенного анализа выявлены вопросы, отражение которых необходимо в содержании дисциплин подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей. Под дисциплинами подготовки по физике подразумеваются дисциплина «Физика» для бакалавриата и интегративные естественнонаучные дисциплины для магистратуры.

Перенесение идеи интеграции научных направлений в образование дает основание для создания учебных дисциплин интегративного характера. В результате был разработан ряд дисциплин для магистратуры по профилю «Естественнонаучное образование», среди них «Физические основы биологических процессов», «Основы биофизики», «Физические основы приема и передачи информации».

В основу разработанных программ дисциплин подготовки по физике положены общенаучные методологические принципы: дополнительности, причинности, соответствия и симметрии. Эти принципы учтены при отборе содержания лекционных курсов, практических занятий и физического практикума, как для бакалавриата, так и для магистратуры.

Отражение состояния естественных наук и естествознания в содержании дисциплин подготовки по физике является основой для формирования у студентов бакалавриата физической картины мира, основанной на принципе научности и обеспечивающей фундаментальность полученных знаний, а у студентов магистратуры - целостной естественнонаучной картины мира Под естественнонаучной картиной мира подразумевается научный взгляд на мир, возникший в рамках естественных наук. в процессе освоения интегративных курсов, основанных на идеях современной науки, к которым, прежде всего, относятся идеи эволюции, синергетики и т. п.

В третьей главе «Теоретические основы методической системы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов» представлены теоретические положения и принципы, учет которых позволил построить концепцию и создать профессионально направленную методическую систему подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов.

Из анализа трудов ведущих отечественных и зарубежных психологов следует, что проблемы, существующие при обучении физике студентов нефизических естественнонаучных специальностей в бакалавриате, связаны, в основном, с отсутствием у студентов мотивации к занятиям, что является причиной низкого уровня усвоения учебного материала.

В работах отечественных и зарубежных психологов, занимающихся исследованием процесса познания, подробно рассмотрены процессы получения и переработки знаний. В них показано, что наиболее важными этапами познания является ассоциирование новых знаний с уже имеющимися у студентов. Если цепочка ассоциирования нового знания нарушается, то у субъекта исчезает мотивация к дальнейшему процессу познания. Применив результаты этих работ в конкретной ситуации обучения студентов естественнонаучных специальностей, можно сделать вывод о том, что недостаточная подготовка по физике в школе приводит к недостаточной сформированности в сознании студентов элементов знаний, с которыми они могли бы устанавливать ассоциации в процессе обучения в вузе. Следовательно, для повышения мотивированности и успешности обучения необходимо использовать те элементы, которые имеются в распоряжении студентов - знания из дисциплин предметного блока. Сказанное дает основание утверждать, что в содержании дисциплин подготовки по физике должны быть отражены элементы знаний дисциплин предметного блока.

Поскольку проблема изменения мотивации к освоению дисциплин подготовки по физике у студентов является важнейшей, то в работе предложен еще один способ ее решения. Анализ трудов Л. Фестингера (теория диссонанса) позволил разработать методику дифференциации студентов в зависимости от степени их мотивированности к занятиям дисциплиной «Физика». Целью этой дифференциации является достижение запланированных в процессе обучении результатов при применении для каждой из групп студентов личностно ориентированных методических приемов. Учет особенностей каждой из групп студентов способен привести к уменьшению числа неуспевающих по дисциплине «Физика».

Рассмотренные в диссертации психологические особенности восприятия информации при изучении материала студентами естественнонаучных специальностей в бакалавриате учтены при отборе содержания и конструировании дисциплины «Физика». В процессе изучения дисциплины студентам необходимо показать характерные признаки и взаимосвязи между явлениями, а также возможность практического использования полученных знаний в интересующей их области естествознания. Преподаватель должен создать такие условия учебной деятельности, которые способствуют усвоению основных идей дисциплины «Физика», то есть общих (основных) признаков и взаимосвязей, лежащих в ее основе, и провоцируют познавательную активность студентов, направленную на приобретение, организацию и использование определенного объема знаний. Следовательно, дисциплина «Физика» должна иметь, по крайней мере, две составляющие - инвариантную и вариативную. Инвариантная составляющая призвана формировать представления об основных законах физики, она является фундаментальной составляющей. При ее изучении основной целью является установление взаимосвязи явлений, законов и теорий физики, осознание стройности системы, включающей эти законы, т. е. построение физической картины мира.

Вариативный компонент необходим для формирования положительной мотивации студентов естественнонаучных специальностей к занятиям дисциплиной «Физика». Он предполагает демонстрацию практических приложений теорий и законов физики для объяснения характерных для каждой из естественнонаучных специальностей явлений и процессов, а также объяснение с точки зрения физики методов их исследования. Включение вариативного компонента во все виды занятий позволяет существенно повысить мотивацию студентов к занятиям.

В содержание дисциплины «Физика» включается фундаментальный блок, обязательными элементами которого являются:

1) методология науки, характеризующая основные понятия научного познания и способствующая формированию представления о процессе научного познания исследователя в процессе решения поставленной задачи;

2) фундаментальные теории и законы, составляющие основу преподаваемой дисциплины; излагаемые в виде системы, описывающей модель окружающего мира;

3) некоторые фундаментальные методы исследования, которые иллюстрируют универсальность физических теорий и законов;

4) некоторые сведения из истории физики, которые позволяют сделать изложение дисциплины более доступным, наглядным, продемонстрировать особенности развития науки физики; конкретные примеры открытия некоторых законов, проиллюстрировать единство науки вообще и возможности естественнонаучных межпредметных связей в частности.

Таким образом, деление содержания на инвариантную и вариативную компоненты позволяет осуществить межпредметные связи физики и дисциплин предметного блока, усилить профессиональную направленность обучения, а также повысить мотивацию студентов к занятиям физикой.

В процессе преподавания дисциплины «Физика» формируются основы для дальнейшего изучения студентами естественнонаучных специальностей дисциплин предметного блока и компетенции, необходимые для будущей успешной профессиональной педагогической деятельности. Полученная подготовка по физике также служит базой для дальнейшего обучения в магистратуре.

Этапы формирования естественнонаучной картины мира в условиях уровневой подготовки в системе высшего профессионального образования