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

Учет основных законов развития естественных наук и их классификации позволяет сбалансировать содержание инвариантного и вариативного компонентов дисциплины «Физика», а также интегративных дисциплин подготовки по физике.

Одной из целей обучения студентов в магистратуре является подготовка к выполнению научно-исследовательской, научно-методической, педагогической деятельности.



Схема 1

Каждая из них предполагает элемент творчества и при обучении в магистратуре необходимо развитие не только вертикального (логического) мышления, но и элементов дополняющего его горизонтального (латерального) мышления (Э. де Боно), которое является важным элементом при формировании творческой личности. Поэтому методика преподавания интегративных дисциплин в магистратуре включает элементы методики развития латерального мышления Э. де Боно. В специально разработанных заданиях отражены основные идеи методики Э. де Боно, которые сводятся к следующим утверждениям:

1. Любой взгляд на вещи не единственный, поэтому представители различных естественнонаучных специальностей описывают одни и те же или сходные явления средствами своей системы представлений о природе.

2. В процессе обучения не следует отвергать никакие предположения для объяснения различных явлений. Любое из них может быть принято, как рабочая гипотеза, а затем найдена соответствующая доказательная база.

3. Для успешного формирования иного взгляда на вещи необходимо отказаться от уже сформированной доминантной идеи.

4. В результате работы по переработке получаемой о явлениях информации происходит ее переосмысление, т. е. происходит перестройка существующих паттернов.

Учитывая, что студентами магистратуры являются выпускники бакалавриата, имеющие различную специализацию, эти утверждения сводятся к необходимости их обучения использованию методов и инструментария одной предметной области к решению проблем в другой.

Реализация описанного подхода осуществляется в процессе преподавания интегративных дисциплин.

В Государственном образовательном стандарте высшего педагогического образования второго поколения подготовки магистров направления «Естественнонаучное образование» имеются два основных блока (дисциплины направления и специальные дисциплины) В Федеральном государственном образовательном стандарте высшего профессионального образования третьего поколения подготовки магистров направления «Педагогическое образование» (профиль «Естественнонаучное образование») дисциплины профиля входят в профессиональный блок., но для удобства решения задач исследования мы используем иной принцип группировки дисциплин. Условно разделим все входящие в образовательную программу дисциплины на три блока, сохраняя при этом ее содержание и структуру - блоки общенаучных, профессиональных и специальных дисциплин.

Блок общенаучных дисциплин включает: методологические дисциплины («Философия науки», «Современные проблемы науки и образования», «Методология психолого-педагогических исследований» и т. п.). Блок профессиональных дисциплин включает дисциплины, связанные с общими и частными вопросами преподавания естествознания («Теория и методика обучения естествознанию в условиях уровневой дифференциации в средней школе» и т. п.).

Блок специальных дисциплин включает интегративные дисциплины, изучение которых направлено на формирование у студентов целостной естественнонаучной картины мира. Наполнение блока специальных дисциплин осуществляется вузом в соответствии со спецификой решаемых задач.

Преподавание интегративных дисциплин в магистратуре базируется на знаниях, полученных при изучении дисциплины «Физика». Содержание интегративных дисциплины также включает инвариантный и вариативный компоненты, однако роль второго компонента увеличивается. Это определяется основной целью обучения интегративным дисциплинам и служит усилению профессиональной направленности обучения.

В основе отбора содержания дисциплин специального блока и его структурирования лежат общие дидактические принципы и идея интеграции, однако, частнометодические принципы различны для разных дисциплин и определяются ведущими методологическими идеями той или иной научной области знания. Источником содержания всех интегративных дисциплин являются естественные науки.

При отборе содержания дисциплин учитывается основная цель обучения в магистратуре - формирование целостной естественнонаучной картины мира, и дидактические принципы, основными среди которых являются принципы научности, системности, интеграции, профессиональной направленности.

Примерами таких дисциплин, построенных нами с учетом различных частнометодических принципов, являются «Физические основы приема и передачи информации» (спирально-циклический), «Физические основы биологических процессов» (линейный), «Основы биофизики» (ступенчатый). Нами указаны лишь генеральные принципы построения дисциплин, но на самом деле их структура много сложней и содержит еще внутреннюю подструктуру, выраженную, как правило, в виде встроенных циклических конструкций.

На основе вышеизложенного в главе сформулированы основные положения концепции профессионально направленной методической системы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов.

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.

Модель профессионально направленной методической системы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов представлена на схеме 2.



Схема 2

В содержании интегративных дисциплин реализованы методологические принципы дополнительности, соответствия, причинности и симметрии.

В качестве основы преподавания дисциплин интегративного характера, каковыми являются практически все дисциплины, входящие в учебный план магистратуры по направлению «Современное естественнонаучное образование», используется материал дисциплины «Физика», которая изучается студентами в бакалавриате всех естественнонаучных факультетов на младших курсах.

Поскольку, содержание инвариантного компонента примерно одинаково для всех естественнонаучных специальностей (различия определяются числом отводимых часов, и, следовательно, глубиной изучения, но это не влияет на отбор содержания), имеется общая база, которая необходима для построения интегративных курсов и составляет их основу. Это является основанием для обучения выпускников различных естественных факультетов в магистратуре по одному учебному плану.

Модель профессионально направленной методической системы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов

Концепция профессионально направленной методической системы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов реализована в виде модели 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 осознанное использование знаний по физике для объяснения явлений и процессов области предметной подготовки;

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

5) использование интегративных дисциплин, сконструированных на основе различных частнометодических принципов;

6) использование специально разработанных заданий для усиления профессиональной направленности подготовки студентов магистратуры;

7) использование уровневого физического практикума.

В четвертой главе «Реализация концепции подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов» представлена методическая система подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей в бакалавриате и магистратуре. Раскрыты подходы к отбору и конструированию содержания дисциплин подготовки по физике на каждом из уровней обучения (бакалавриат и магистратура); описаны организация и методика проведения различных форм занятий (лекции, практические работы, физический лабораторный практикум).

Целью подготовки по физике в бакалавриате является создание базы для усвоения дисциплин предметного блока и для дальнейшего обучения в магистратуре. Поэтому при отборе и структурировании материала для лекционного курса и практических занятий необходим учет особенностей объектов изучаемых студентами в рамках блока предметных дисциплин. Сравнение содержания лекционного материала для студентов биологических и географических специальностей показывает, что при одних и тех же исходных идеях для них важны различные аспекты явлений: для биологов - взаимодействие живых организмов со средой, а для географов - свойства самой среды. Эти особенности определяют содержание вариативных компонентов, как лекционного материала, так и материала для практических занятий.

Важным моментом подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей является формирование осознанности применения ими физических знаний для объяснения процессов и явлений, изучаемых в дисциплинах предметного блока. Для этого предусмотрена специальная система заданий, предполагающих качественный ответ на вопрос, и проведение доступных студентам оценочных расчетов.

Подготовка по физике на любом уровне предполагает формирование у студентов экспериментальных умений. Их необходимость определяется тем, что значимость в настоящее время проблем экологии вынуждает учителей всех естественнонаучных дисциплин осваивать простейшие физические приборы, позволяющие осуществлять мониторинг окружающей среды.

В рамках рассматриваемой методической системы формирование экспериментальных умений должно осуществляться при работе в физическом практикуме, состоящем из ряда лабораторных работ, в структуре которых также отражены инвариантная и вариативная составляющие. В рамках инвариантной составляющей практикума студенты исследуют фундаментальные законы, а в рамках вариативной - их практические приложения. Например, в лабораторной работе «Исследование цветовоспринимающей системы глаза» в инвариантной части исследуются основные спектральные закономерности, а в вариативной - изменение спектрального состава при прохождении света через среды с различными свойствами, являющиеся моделью заболевания катарактой. Физический практикум в магистратуре является отдельным элементом учебного процесса и носит мировоззренческий характер, его лабораторные работы направлены на исследование общенаучных принципов (например, «Исследование хаотических систем различной физической природы с использованием различных видов моделирования» - принципа причинности). Важным элементом методического обеспечения физического практикума является мультимедийное описание лабораторных работ, которое позволяет организовать самостоятельную деятельность студентов, компенсирует отсутствие у них простейших экспериментальных умений и специального времени на изучение лабораторного оборудования.

Для студентов магистратуры сохраняется традиционная система занятий: лекции, практические занятия и занятия в лабораторном практикуме. Учет целей подготовки по физике в магистратуре (интеграция знаний по физике и содержания дисциплин предметной подготовки; формирование в сознании студентов целостной естественнонаучной картины мира; демонстрация профессиональной направленности естественнонаучных знаний) требует введения специфических видов деятельности в каждой из форм занятий.

В соответствии с поставленными целями при отборе материала для практических занятий должны выполняться следующие требования:

- содержание задач и заданий опирается на знания, полученные студентами при изучении дисциплин предметного блока в бакалавриате;

- содержание задач и заданий имеет межпредметный (в бакалавриате) и интегрированный (в магистратуре) характер, то есть включает элементы знаний всех естественнонаучных дисциплин;

- решение задач опирается на фундаментальные законы физики;

- при решении задач используется аппарат математики;

- содержание задач и заданий учитывает когнитивные особенности студентов естественнонаучных специальностей;

- содержание задач и заданий способствует формированию и развитию латерального мышления;

- поиск ответа на вопрос задачи или задания требует от студентов не просто применения того или иного закона физики, а проведения цепочки рассуждений, привлечения дополнительного материала из различных естественнонаучных дисциплин;

- ответ на поставленный в задаче вопрос имеет вид небольшого законченного исследования с приведенными в письменном виде рассуждениями, вычислениями и т. п.

Практические занятия для студентов магистратуры носят ориентировочную и контрольную функцию.

Ориентировочная функция заключается в том, что преподаватель на практических занятиях приводит примеры задач и заданий, показывает основные приемы поиска ответов к ним, приводит примеры оформления развернутого ответа, а также дает четкие инструкции относительно всех основных этапов выполнения заданий и формулирует требования к результатам.

Дальнейшую работу целесообразно отнести на часы самостоятельной работы, в рамках которой по имеющимся у них ориентирам, студенты должны самостоятельно разработать систему задач по определенной преподавателем тематике.

Контрольная функция практических занятий заключается в оценке разработанных студентами задач и заданий, которые могут быть представлены в виде небольших докладов, сопровождаемых презентациями.

Целями такой формы учебной работы являются

- формирование у студентов умения решать физические задачи более сложного уровня, нежели на занятиях по дисциплине «Физика»;

- показ студентам, имеющим различное базовое образование, возможностей использования физических методов для решения задач с тематикой из других естественнонаучных дисциплин (например, решение задач с биологическим содержанием или более сложным интегрированным содержанием);

- формирование у студентов умения поиска материала для создания физических задач различного уровня сложности для сопровождения дисциплины «Физика» и интегративных дисциплин подготовки по физике;

- формирование у студентов умения составления задач.

В магистратуре физический лабораторный практикум также является одной из важнейших форм обучения, но имеет в большей степени мировоззренческое значение.

Содержание и особенности работ физического практикума для магистратуры определяются двумя обстоятельствами:

1) уровнем подготовки студентов естественнонаучных специальностей;

2) содержанием и структурой интегративных курсов.

При создании физического практикума для магистратуры следует исходить, прежде всего, из особенностей экспериментальной подготовки студентов естественнонаучных специальностей, которые

1) владеют минимальными экспериментальными умениями;

2) знакомы лишь с наиболее часто употребляемым универсальным оборудованием (осциллографом, звуковым генератором, простейшими измерительными приборами, источниками питания и т. п.);

3) владеют первичными навыками оформления и обработки результатов эксперимента (табличным и графическим представлением результатов эксперимента, методами расчета погрешностей и т. п.);

4) знакомы с основными экспериментальными методами исследования в области профессиональных дисциплин: универсальными для естествознания и специфическими для каждой из естественных наук.

Вторым обстоятельством, учитываемым при создании лабораторного практикума для магистратуры, являются особенности отбора содержания интегративных дисциплин. Оно определяет главную особенность практикума для студентов магистратуры: практикум не сопровождает какую-либо конкретную дисциплину, он является самостоятельным элементом, иллюстрирующим трансдисциплинарные идеи естествознания в целом.

Перечисленные особенности определяют принцип отбора содержания и структуру лабораторных работ физического практикума, а также его организацию.

Принципы отбора следующие:

- содержание каждой из лабораторных работ опирается на сведения, полученные студентами при изучении дисциплин предметного блока в бакалавриате: физики, химии, биологии, географии, а также математики;

- объекты экспериментального исследования лабораторной работы представляют собой примеры моделей, исследуемых каждой из естественнонаучных дисциплин;

- идея лабораторного исследования представлена ясно и четко, а наблюдаемый физический эффект нагляден;

- экспериментальная часть лабораторной работы основана на использовании знакомой приборной базы, с тем, чтобы сложность используемого оборудования не отвлекала от наблюдения исследуемого эффекта;

- каждая лабораторная работа включает специальные задания по вычислительному моделированию исследуемого явления с целью

1) анализа теоретического описания явления и сравнения его с экспериментально полученными результатами,

2) экстраполяции условий наблюдения за пределы, которые могут быть созданы в лабораторных условиях.

Для усиления профессиональной направленности обучения предложен ряд специальных заданий, посвященных разработке методических материалов межпредметного или интегративного содержания, эффективность которых проверяется студентами магистратуры самостоятельно в учебном процессе бакалавриата. В качестве таких заданий предлагается составление описаний лабораторных работ, подбор задач для студентов бакалавриата, имеющих различные естественнонаучные специальности.

Профессиональная направленность перечисленных заданий определяется также и тем, что результаты их выполнения проверяются студентами магистратуры непосредственно при проведении занятий по физике в бакалавриате.

Пятая глава «Экспериментальная проверка эффективности методической системы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов» посвящена описанию проведенного в ходе исследования педагогического эксперимента, целью которого явилась проверка эффективности разработанной профессионально направленной методической системы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов.

Проверка эффективности разработанной методической системы в бакалавриате была осуществлена в полном объеме. Исследование эффективности методической системы подготовки по физике студентов магистратуры, носило лабораторный характер, поскольку организация учебного процесса в рамках магистерской программы «Современное естественнонаучное образование» находится на стадии становления. Студенты магистратуры принимали участие лишь в двух этапах педагогического эксперимента (обучающем и контрольном), который проводился в форме лабораторного эксперимента.

Поэтому положения гипотезы проверялись нами на стадии обучения студентов в бакалавриате и частично - в магистратуре.

В бакалавриате проверялись:

- повышение мотивации студентов естественнонаучных специальностей к изучению физики (результаты анкетирования и сравнение их с результатами экзаменов),

- увеличение объема усвоенных знаний по физике и дисциплинам естественнонаучного цикла (сравнение результатов тестирования до и после обучения в контрольном и экспериментальном потоках),

- повышение полноты и системности знаний по дисциплине «Физика» и дисциплинам предметной подготовки, т. е. осмысленность получаемых знаний (выполнение специальных заданий).

Поскольку преподавание на естественных факультетах обычно осуществляется на первом и втором курсах, то проверка на этой стадии обучения профессиональной направленности методической системы нецелесообразна. Поэтому это положение выдвинутой нами гипотезы проверялось при обучении студентов магистратуры по программе «Современное естественнонаучное образование».

В магистратуре проверялся уровень готовности студентов к реализации межпредметных связей в процессе будущей профессиональной деятельности, т. е. качество разработанной системы подготовки по физике как профессионально направленной.

В ходе педагогического эксперимента осуществлялась проверка эффективности некоторых элементов разработанной методической системы, основным инструментом которой был метод экспертной оценки коллег из различных ВУЗов.

Таблица 1 содержит характеристику педагогического эксперимента, который проводился в Московском педагогическом государственном университете, Российском государственном медицинском университете, Московском институте медико-социальной реабилитологии, Забайкальском государственном гуманитарно-педагогическом университете им. Н.Г. Чернышевского, Рязанском государственном педагогическом университете им С.А. Есенина. В эксперименте приняли участие ~30 преподавателей ВУЗов, ~1200 студентов.

Таблица 1 - Этапы педагогического эксперимента

Этапы, годы	Цель	Экспериментальная база	Число участников
Констатирующий	Изучение состояния проблемы подготовки по физике студентов естественнонаучных нефизических специальностей	Российский государственный медицинский университет	3 преп., ~200 студентов
		Московский педагогический государственный университет	1 преп. ~200 студентов
Поисковый	Разработка, проверка и уточнение основных положений концепции методической системы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей	Московский педагогический государственный университет	3 преп. ~300 студентов
		Московский институт медико-социальной реабилитологии	2 преп. ~50 студентов
Обучающий	Проверка гипотезы, т. е. определение эффективности разработанной методической системы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей	Московский педагогический государственный университет	3 преп. ~200 студентов
		Забайкальский государственный гуманитарно-педагогический университет им. Н.Г. Чернышевского	5 преп. 45 студентов
		Гимназия № 1016 г. Москвы	2 преп., 4 уч-ся
		Гимназия на Юго-Западе № 1543 г. Москвы	1 преп. 9 уч-ся
Контрольный	Подтверждение справедливости результатов обучающего этапа эксперимента	Московский педагогический государственный университет	3 преп. ~200 студентов
		государственный гуманитарно-педагогический университет им. Н.Г. Чернышевского	4 преп. 40 студентов
		Рязанский государственный педагогический университет	2 преп. 50 студентов

Целью проведения констатирующего этапа педагогического эксперимента являлось выявление состояния проблемы исследования. Его задачи были определены следующим образом:

1. Проанализировать состояние подготовки по физике студентов медицинских ВУЗов.

2. Проанализировать уровень подготовки по физике студентов естественных факультетов педагогических ВУЗов и обосновать актуальность исследования.

3. Выявить причины возникновения трудностей при подготовке по физике студентов медицинских ВУЗов и естественных факультетов педагогических ВУЗов.

4. Сравнить подготовку по физике студентов медицинских ВУЗов и естественных факультетов педагогических ВУЗов, выявить общие проблемы, возникающие при подготовке по физике студентов естественнонаучных специальностей.

Для более объективной количественной оценки ситуации было проведено анкетирование для оценки мотивации к занятиям физикой и тестирование для оценки объема знаний школьной подготовки по физике.

Тестирование студентов естественных факультетов осуществлялось до начала занятий дисциплиной «Физика», деления на какие-либо группы не проводилось. В результате получено менее 20% правильных ответов. Это свидетельствует о недостаточном уровне школьной подготовки.

Для оценки мотивации студентов к занятиям физикой проводилось анкетирование. Результаты анкетирования свидетельствуют о том, что заинтересованность к изучению дисциплины «Физика» проявляет лишь часть студентов (примерно 28%). Т. е. примерно треть студентов имеет положительную мотивацию к занятиям физикой.

В результате был сделан ряд выводов о причинах неуспешности занятий большинства студентов. Основным из них является отсутствие на начальной стадии обучения специальных мер по изменению мотивации к занятиям по физике. Вследствие этого студенты не видят связи изучаемой дисциплины «Физика» с дисциплинами предметной подготовки и дальнейшей профессиональной деятельностью.

Целью поискового этапа педагогического эксперимента были разработка методики подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов и проверка эффективности ее фрагментов; определение методов, форм и средств обучения.

В соответствии с этой целью были поставлены следующие задачи: в ходе экспериментального преподавания осуществить отбор учебного материала, определить методы, формы и средства преподавания и частично проверить их эффективность.

Методами проведения данного этапа педагогического эксперимента являлись: наблюдение, экспериментальное преподавание, экспертная оценка программ и форм проведения занятий.

На обучающем этапе педагогического эксперимента была проверена гипотеза исследования, внедрена в практику разработанная методическая система подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов. В частности, была доказана эффективность разработанной методической системы подготовки по физике в условиях уровневой структуры высшего профессионального образования.

Эффективность методической системы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей оценивалась по следующим критериям:

- объем знаний (число усвоенных элементов знаний);

- сформированность мотивации;

- осмысленность знаний (объем усвоенных знаний на уровне применения).

Для решения поставленных задач дважды проводилось тестирование студентов естественнонаучных специальностей - до начала занятий по дисциплине «Физика» и после. Эксперимент носил сравнительный характер. В состав экспериментального потока входили студенты, имевшие более низкие уровень начальной подготовки по физике и уровень мотивации, чем студенты контрольного потока.

Преподавание физики в экспериментальном потоке осуществлялось в рамках разработанной нами методической системы, в контрольном потоке методика работы была традиционной, т. е. использование вариативного компонента не носило систематического характера и не проводилось мероприятий, направленных на усиление мотивированности студентов к занятиям дисциплиной «Физика».

Результаты тестирования позволяли, охарактеризовать объем знаний студентов по каждому из разделов физики. Эта информация необходима для корректировки содержания лекционного материала.



Рисунок 1

Рисунок 2

Анализ диаграмм контрольного и экспериментального потоков (рис. 1, рис. 2) позволил сделать следующие выводы:

1) эффективность экспериментального преподавания (содержащего вариативный компонент) по сравнению с контрольным потоком выше;

2) требуется дополнительная корректировка в преподавании некоторых разделов дисциплины.

Проверка по критерию сформированности мотивации осуществлялась при сравнении результатов анкетирования с результатами, полученными в ходе проведения экзаменов (рис. 3, рис. 4).

Диаграмма (рис. 3) подтверждает справедливость предположения о том, что: число студентов в категории «с неуверенной мотивацией» уменьшилось, и они сдали экзамен на «4». Были определены те же характеристики и для контрольного потока (рис. 4). Здесь наблюдалась иная картина: был заметен массовый переход в категорию «слабо мотивированных».

Рисунок 3

Рисунок 4

Таким образом, можно сделать вывод о возросшей мотивации студентов к занятиям физикой в экспериментальном потоке.

Сравнение эффективности методической системы на контрольном этапе педагогического эксперимента в контрольном и экспериментальном потоках путем сопоставления результатов сдачи экзамена по дисциплине «Физика», представленных на диаграмме (рис. 5) показывает, что число положительных оценок оказывается бтльшим для экспериментального потока. Это свидетельствует о лучшей подготовленности к ответам на экзамене, и, следовательно, о лучшей мотивации к занятиям.

Рисунок 5

Оценка последнего критерия - осмысленности знаний, проводилась качественно с помощью разработанной для студентов системы заданий.

На обучающем этапе часть приведенных выше заданий была использована преподавателями Забайкальского государственного гуманитарно-педагогического университета им. Н.Г. Чернышевского на естественно-географическом факультете (специализация: география, биология, химия) и на технолого-экономическом факультете (специализация: безопасность жизнедеятельности). Студенты естественно-географического факультета с большим интересом отнеслись к выполнению заданий, перечисленных выше. Опыт преподавания показал, что эти задания могут быть использованы для проверки осмысленности усваиваемого материала.

Целью контрольного этапа педагогического эксперимента являлось подтверждение результатов обучающего эксперимента.

Задачи этапа:

1) проверить эффективность преподавания по скорректированным методикам;

2) подтвердить повышение мотивации к обучению в процессе занятий по скорректированным методикам.

Для решения первой задачи было проведено повторное сравнение экзаменационных оценок для студентов географического факультета.

Из диаграмм (рис. 6, рис. 7) видно, что результаты в экспериментальном потоке оказались лучше, чем в контрольном потоке. Об этом свидетельствует и расчет коэффициента оценки, составляющего для экспериментального потока - , для контрольного потока - .

Анализ диаграммы (рис. 6) подтверждает теоретически прогнозируемый в главе 3 результат, основанный на теории диссонанса.

Рисунок 6

В экспериментальном потоке сохранена тенденция соответствия числа немотивированных к занятиям студентов, числу полученных на экзамене двоек. Для контрольной группы также сохранены все тенденции, наблюдаемые на предыдущем этапе педагогического эксперимента.



Рисунок 7

Для подтверждения сделанных нами выводов был использован независимый метод оценки результатов - двусторонний критерий . Подсчет статистики проводился для студентов географического факультета, обучающихся в 2007-2009 гг. Получены результаты, приведенные в таблице (Таблица 2).

Таблица 2 - Сравнение результатов статистики, полученных при использовании двустороннего критерия

Годы
2007	1,836	7,815
2008	1,674
2009	2,328

Проверка универсальности применения разработанных методик осуществлялась преподаванием на других естественных факультетах и в других ВУЗах при подготовке по физике студентов нефизических естественнонаучных специальностей.

Преподавание дисциплины «Физика» с использованием элементов разработанной методической системы проводилось в бакалавриате по направлению «Естественнонаучное образование» в 2008-2009 (45 студ.) и 2009-2010 гг. (40 студ.) на естественно-географическом факультете (специализация: география, биология, химия); на технолого-экономическом факультете (специализация: безопасность жизнедеятельности) в Забайкальском государственном гуманитарно-педагогическом университете им. Н.Г. Чернышевского. Преподавателями, участвовавшими в эксперименте, было отмечено, что мотивация к занятиям физикой у студентов действительно повысилась. Студенты естественно-географического факультета с большим интересом отнеслись к решению задач, содержащих вариативный компонент и к заданиям, направленным на проверку осмысленности усваиваемого материала (описаны нами в §5.3).

Осуществлялась также проверка профессиональной направленности разработанной методической системы подготовки по физике студентов магистратуры по программе «Современное естественнонаучное образование». Поскольку она пока немногочисленна, проведение массового педагогического эксперимента затруднено. В связи с этим изучение эффективности обучения с использованием разработанной профессионально направленной методической системы подготовки по физике проводилось в виде лабораторного эксперимента.

В процессе его проведения студентам магистратуры читались лекции с использованием разработанных программ интегративных учебных дисциплин, осуществлялась корректировка их содержания.

Экспериментальное преподавание показало, что материал читаемых интегративных курсов привлекает внимание студентов, что выражается в большом количестве вопросов, задаваемых ими в процессе проведения занятий. В совместной деятельности преподавателя и студентов были проверены основные положения, связанные с созданием задач и использованием сюжетов из различных естественнонаучных дисциплин, так как требовалось проверить не только способность студентов к подобной деятельности, но и оценить их заинтересованность в предлагаемых формах работы. Опытная проверка показала, что именно такие формы работы являются наиболее привлекательными для студентов.

Проверка методики преподавания интегративных дисциплин показала, что полезными являются задания, предполагающие активную деятельность студентов в мало известной им области знаний.

Проверка уровня готовности студентов к реализации межпредметных связей в процессе будущей профессиональной деятельности проверялась с помощью специальных заданий.

По результатам проведенного студентами магистратуры педагогического эксперимента, оценивалась профессиональная направленность предлагаемых заданий. Студентами были сданы отчеты обо всех стадиях проделанной ими работы. В итоге был сделан вывод об успешности проведенного студентами магистратуры эксперимента, а использование таких форм работы со студентами магистратуры является целесообразной.

Таким образом, в ходе проведения последнего этапа педагогического эксперимента была подтверждена гипотеза исследования, т. е. показана эффективность разработанной профессионально направленной методической системы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей по количественным (объем знаний, мотивация к занятиям физикой) и качественным (осмысленность) критериям, рассмотрена возможность использования основных идей концепции профессионально направленной методической системы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей при разработке методики подготовки по физике в условиях уровневой системы высшего профессионального образования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

Основные результаты исследования.

1. В ходе проведенного исследования установлено, что на настоящем этапе не разработана система подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей в условиях уровневой системы высшего профессионального образования. Выявлено, что в педагогической практике подготовка по физике студентов естественнонаучных нефизических специальностей ведется по методикам, разработанным для подготовки лишь на уровне бакалавриата.

2. Установлено, что в настоящее время появился ряд причин, не позволяющих студентам естественнонаучных специальностей успешно осваивать дисциплину «Физика» в предлагаемом объеме. Показано, что основной причиной недостаточной эффективности подготовки по физике является игнорирование психологических особенностей студентов естественнонаучных специальностей. Их учет при конструировании содержания дисциплины «Физика» приводит к повышению мотивации студентов к занятиям. Показано, что полученные студентами знания по дисциплине «Физика» являются базой для более успешного освоения дисциплин предметного блока и основой усвоения интегративных дисциплин в магистратуре. Продемонстрирована роль интегративных дисциплин в формировании у студентов естественнонаучных специальностей целостной естественнонаучной картины мира.

3. Разработана концепция профессионально направленной методической системы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов на основе принципов фундаментальности, межпредметных связей, интеграции и профессиональной направленности, в которой представлено описание процесса подготовки по физике в условиях уровневой системы высшего профессионального образования в виде взаимосвязанных положений, охватывающих его содержательную, процессуально-деятельностную и контрольно-оценочную стороны.

4. На основании положений концепции профессионально направленной методической системы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей педагогических ВУЗов предложена модель методической системы подготовки по физике, объединяющая целевой, содержательный и процессуальный компоненты, основными особенностями которой являются:

1) использование профессионально направленного материала во всех видах занятий;

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

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

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

5) использование интегративных дисциплин, сконструированных на основе различных частно-методических принципов;

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

5. В результате проведенного исследования разработана и обоснована профессионально направленная методическая система подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей, в рамках которой созданы:

- учебно-методические комплексы по дисциплине «Физика» для студентов биолого-химического и географического факультетов;

- учебно-методические комплексы по дисциплинам «Основы биофизики», «Физические основы биологических процессов», «Физические основы приема и передачи информации»;

- методическое пособие по выполнению лабораторных работ физического практикума для студентов медицинских ВУЗов.

6. Проведенный педагогический эксперимент подтвердил гипотезу исследования.

Во время экспериментальной проверки теоретических положений и основных идей исследования были выявлены направления новых педагогических исследований в области разработки методологии демонстрационного и лабораторного эксперимента для сопровождения интегративных курсов магистратуры, разработки методологии создания учебно-методических комплексов интегративных дисциплин подготовки по естествознанию.

Идеи и результаты исследования нашли отражение в 68 публикациях автора объемом 47,26 п. л.

ЛИТЕРАТУРА

Монографии

1. Петров, Е.Б. Профессионально направленная методическая система подготовки по физике будущих учителей естественнонаучных дисциплин [Текст] / Е.Б. Петрова. - М.: «Карпов Е.В.», 2009. - 145 с. (9,7 п. л.).

2. Петров, Е.Б. Психолого-педагогические основы подготовки по физике студентов естественнонаучных специальностей [Текст] / Е.Б. Петрова. - М.: «Карпов Е.В.», 2009. - 126 с. (8,7 п. л.).

Статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ

3. Петров, Е.Б. Некоторые проблемы физического образования для нефизических специальностей [Текст] / Е.Б. Петрова // Наука и школа. - 2009. - №3. - С.4-6 (0,2 п. л.).

4. Петров, Е.Б. Об интеграционных процессах в образовании [Текст] / М.Ю. Королев, Л.В. Королева, Е.Б. Петрова // Наука и школа. - 2009. - № 6. - С.3-6 (0,27 п. л.) (авторский вклад - 30%).

5. Петрова Е.Б. Интеграция в науке и образовании: история и современность [Текст] /Е.Б. Петрова // Физика в школе. - 2007. - № 3. - С.13-19 (0,47 п. л.).

6. Петров, Е.Б. Преподавание некоторых вопросов медицинской и биологической физики в педагогическом вузе [Текст] / Е.Б. Петрова, Н.С. Пурышева Н.С. Снегирева // Наука и школа. - 2003. - № 3. - С.6-10 (0,3 п. л.) (авторский вклад - 40%).

7. Петров, Е.Б. Физика в биологии и медицине [Текст] / Е.Б. Петрова, Н.С. Пурышева // Физика в школе. - 2006. - № 2. - С.34-38 (0,3 п. л.) (авторский вклад - 50%).

8. Петров, Е.Б. Содержание и организация физического практикума для студентов биологических специальностей [Текст] / Е.Б. Петрова// Физическое образование в ВУЗах. - 2009. - Т. 15. - № 3. - С.95-101 (0,47 п. л.).

9. Петров, Е.Б. Исследование дефектов зрения [Текст] / Е.Б. Петрова// Физика в школе. - 2008. - № 3. - С.53-55 (0,2 п. л.).

10. Петров, Е.Б. Лабораторный практикум по физическим основам биомеханических методов диагностики для студентов медицинских ВУЗов [Текст] / Е.Б. Петрова, Н.С. Пурышева, Н.С. Снегирева и др. // Физическое образование в ВУЗах. - 2001. - № 4. - С.87-98 (0,84 п. л.) (авторский вклад - 50%).

11. Петрова Е.Б. Роль учебного эксперимента при профильном обучении [Текст] / Е.Б. Петрова // Физика в школе. - 2009. - № 6. - С.38-44 (0,4 п. л.).

12. Петров, Е.Б. Изучение основ микроэлектроники а рамках элективных курсов [Текст] / Л.В. Королева, Е.Б. Петрова // Физика в школе. - 2006. - № 2. - С.29-34 (0,42 п. л.) (авторский вклад - 50%).

13. Петров, Е.Б. О совершенствовании практикума по методике преподавания физики [Текст] / Е.Б. Петрова, И.В. Седельникова // Наука и школа. - 2000. - № 5. - С.5-7 (0,2 п. л.) (авторский вклад - 60%).

14. Петров, Е.Б. О дистанционном образовании в России [Текст] / М.С. Каменецкая, И.М. Лоскутова, Е.Б. Петрова // Наука и школа. - 2000. - № 3. - С.58-59 (0,07 п. л.) (авторство не разделено).

15. Петрова Е.Б. Некоторые вопросы адаптации современного физического эксперимента к условиям специального физического практикума педагогического ВУЗа [Текст] / В.В. Горин, В.А. Ильин, Е.Б. Петрова // Физическое образование в ВУЗах. - 1997. - Т. 3. - № 3. - С.135-136 (0,07 п. л.) (авторство не разделено).

16. Петрова Е.Б. Лекционные демонстрации по свойствам сверхпроводников и жидкого гелия [Текст] / Е.М. Гершензон, Г.Н. Гольцман, Е.Б. Петрова и др. // Известия Высших учебных заведений: Физика. - 1986. - № 7. - С.110-112 (0,3 п. л.) (авторство не разделено) (рекомендован экспертным советом по физике).