Теоретичні і методичні засади формування фізико-технічних знань у процесі фахової підготовки майбутніх учителів фізики

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені М. П. ДРАГОМАНОВА

УДК 378.147+371.134:53+621.31

ТЕОРЕТИЧНІ І МЕТОДИЧНІ ЗАСАДИ ФОРМУВАННЯ ФІЗИКО-ТЕХНІЧНИХ ЗНАНЬ У ПРОЦЕСІ ФАХОВОЇ ПІДГОТОВКИ МАЙБУТНІХ УЧИТЕЛІВ ФІЗИКИ

13.00.02 - теорія та методика навчання (фізика)

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора педагогічних наук

БОГДАНОВ Ігор Тимофійович

Київ - 2010



Дисертацією є рукопис

Роботу виконано в Національному педагогічному університеті імені М. П. Драгоманова, Міністерство освіти і науки України

Науковий консультант: доктор педагогічних наук, професор Касперський Анатолій Володимирович, Національний педагогічний університет імені М. П. Драгоманова, завідувач кафедри технічної фізики і математики

Офіційні опоненти: доктор педагогічних наук, професор Атаманчук Петро Сергійович, Кам'янець-Подільський національний університет імені Івана Огієнка, завідувач кафедри методики фізики і дисциплін технологічної освітньої галузі;

доктор педагогічних наук, професор Іваницький Олександр Іванович, Запорізький національний університет, завідувач кафедри фізики та методики її викладання;

доктор педагогічних наук, доцент Волощук Іван Степанович, Національна академія педагогічних наук України, вчений секретар відділення вищої освіти

Захист відбудеться 6 жовтня 2010 року о 13 ⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.053.06 в Національному педагогічному університеті імені М. П. Драгоманова, 01601, Київ-30, вул. Пирогова, 9.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного педагогічного університету імені М. П. Драгоманова, 01601, Київ-30, вул. Пирогова, 9.

Автореферат розісланий «28» серпня 2010 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Є. В. Коршак



АНОТАЦІЇ

Богданов І. Т. Теоретичні і методичні засади формування фізико-технічних знань у процесі фахової підготовки майбутніх учителів фізики. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора педагогічних наук зі спеціальності 13.00.02 - теорія та методика навчання (фізика). - Національний педагогічний університет імені М. П. Драгоманова. - Київ, 2010. навчання фізика електротехніка самоосвіта

У дисертації теоретично обґрунтовано й експериментально перевірено авторську методичну систему формування фізико-технічних знань у процесі фахової підготовки майбутніх учителів фізики в умовах кредитно-модульної системи організації навчально-виховного процесу (на прикладі електротехніки) у вищих навчальних педагогічних закладах України.

Автором проаналізовано соціально-економічні, психолого-педагогічні основи формування фізико-технічних знань, визначено роль і місце електротехніки в системі фахової підготовки майбутніх учителів фізики, виділено концептуальні засади модернізації системи навчання дисципліни «Загальна електротехніка» шляхом збільшення питомої ваги самоосвітньої діяльності, якісного і кількісного покращення інформаційного та матеріально-технічного забезпечення навчального процесу, запровадження інформаційних технологій навчання.

Ключові слова: методика фізики, методична система, фахова підготовка, навчально-методичний комплекс, фізико-технічні знання, самоосвітня діяльність, інформаційні технології навчання.



Богданов И. Т. Теоретические и методические основы формирования физико-технических знаний в процессе специальной подготовки будущих учителей физики. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора педагогических наук по специальности 13.00.02 - теория и методика обучения (физика). - Национальный педагогический университет имени М. П. Драгоманова. - Киев, 2010.

В диссертации теоретически обосновано и экспериментально проверено авторскую методическую систему формирования физико-технических знаний в процессе специальной подготовки будущих учителей физики.

Выявлены социально-экономические, методологические, психолого-педагогические основы организации и реализации физико-технической подготовки в условиях вхождения Украины в европейское научное и образовательное сообщество.

Впервые разработана методическая система физико-технической подготовки на примере изучения электротехники, в основу которой положены принципы системности, практической направленности учебного процесса, межпредметной интеграции путем усиления роли самостоятельной работы студентов. Обоснована необходимость организации научно-исследовательской деятельности студентов, которая включает элементы творчества, подготовлены соответствующие индивидуальные научно-исследовательские задания. Определены роль и место электротехники в специальной подготовке будущего учителя физики на основе ретроспективного анализа учебных планов и программ. Доказана теоретическая и практическая ценность физико-технических знаний, которые позволяют глубже понять философские и физические законы и закономерности и, опосредованно, являются основой экономического и энергетического благополучия страны.

Выделены концептуальные основы ценностного подхода к организации физико-технической подготовки как способа формирования гармонично развитой личности. Установлены межпредметные интеграционные связи электротехнических дисциплин с общей физикой, радиоэлектроникой, математикой, приведены конкретные примеры. Показана возможность изучения элементов электротехники в школьных кружках физико-технического творчества, создана и апробирована соответствующая программа.

Научно обоснованы содержание, формы, методы, технологии обучения дисциплины «Общая электротехника» с точки зрения прогностической направленности учебного процесса. Впервые создан учебно-методический комплекс дисциплины (по кредитно-модульной системе организации обучения), содержащий программу, информационный, экспериментальный и практический блоки. Мониторинг процесса обучения осуществляется средствами диагностического блока. Поэлементное тематическое наполнение блоков осуществлено созданными учебными пособиями, каждое из которых прошло апробацию, независимую экспертизу МОН Украины и получило соответствующий гриф «Рекомендовано». Усовершенствован логико-семантический принцип подбора учебного материала, на основе которого созданы пособия по дисциплине, содержащие теоретический материал. Создан лабораторный практикум по электротехнике с методическим и материально-техническим обеспечением. Подготовлены и изданы пособия по решению задач физико-технического содержания.

Впервые теоретически обоснована и создана прогностическая модель самообразовательной деятельности студентов в процессе формирования физико-технических знаний.

Определены дидактические и методические цели внедрения информационных технологий в процесс обучения физико-технических дисциплин. Выделены специфические дидактические принципы использования информационных технологий. Разработано и апробировано электронное пособие по электротехнике - компьютерное сопровождение изучения дисциплины, включающее теоретические сведения, реальный и виртуальный лабораторный практикумы, компьютерно-ориентированные задачи технического содержания, многоуровневые тестовые задания, исторический справочник.

Определены возможности изучения электротехники дистанционно путем применения комбинированной формы организации обучения, которая интегрирует стационарную и дистанционную. Распределены соответствующие функции между классической стационарной и инновационной, основанной на использовании информационных технологий, формами организации учебного процесса. Выделены психолого-педагогические основы использования технических средств обучения в процессе физико-технической подготовки.

Выдвинутые в диссертационном исследовании положения прошли проверку путем проведения педагогического эксперимента, который показал эффективность и результативность сконструированной методической системы формирования физико-технических знаний в процессе специальной подготовки будущих учителей физики.

Ключевые слова: методика физики, методическая система, специальная подготовка, учебно-методический комплекс, физико-технические знания, самообразовательная деятельность, информационные технологии обучения.



Bogdanov I. T. Theoretical and methodical principles of forming of physical and technical knowledge in the process of future Physics teachers' professional training. - Manuscript.

The dissertation for receiving a scientific degree of the Doctor of Pedagogical Sciences on a speciality 13. 00. 02 - theory and methods of teaching (рhysics). - National M. Р. Dragomanov pedagogical university. - Kyiv, 2010.

In the dissertation authorial methodical system of forming of physical and technical knowledge in the process of future Physics teachers' professional training in conditions of credit - module system at organization of educational process (electrotechnical disciplines) in higher educational pedagogical establishments of Ukraine has been theoretically grounded and experimentally tested.

Social and economical, psychological and pedagogical bases of forming of physical and technical knowledge have been analyzed. The author has defined the role and place of electrotechnic in the system of professional training of future Physics teachers. There have been determined the conceptual principles of modernization the system of electrotechnical disciplines' teaching by means of increase of specific gravity of selfeducational activity, qualitative and quantitative improvement of informational and logistic support of educational process and also introduction of teaching informational technologies.

Key words: method of physics, methodical system, professional preparation, educational and methodical complex, physical and technical knowledge, selfeducational activity, teaching informational technologies.



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Невпинний рух України як незалежної держави в освітній та науковий простір Європи, узгодження національних освітніх систем з принципами Болонської декларації, що створює інтернаціональні умови у сфері вищої освіти, зумовлює модернізацію вітчизняної освітньої галузі в контексті європейських вимог, у тому числі інтенсифікує перехід на кредитно-модульну систему організації навчально-виховного процесу у вищій школі, що загалом на основі національних надбань світового значення та усталених європейських традицій має забезпечувати підготовку майбутніх фахівців, здатних здійснювати професійну діяльність на демократичних та гуманістичних засадах, бути конкурентоспроможними на сучасному світовому ринку праці та послуг. Це потребує перебудови сформованих моделей у системі вищої освіти, що із закритої, централізованої системи має бути реорганізована в динамічну систему безперервної освіти, основу якої можна сформулювати у вигляді тези «освіта через усе життя», що прийшла на зміну традиційному принципу кінцевої освіти - «освіта на все життя».

Для реалізації такої системи потрібні практичні кроки з розробки нових програм курсів, структурування вже існуючих, визначення й уточнення їх ролі у фаховій підготовці; запровадження новітніх технологій, зокрема інформаційних, методик навчання; необхідні організаційні та правові перетворення.

Пошуком шляхів розв'язання проблеми вдосконалення змісту педагогічної освіти й системи навчання, пов'язаної з досягненнями фундаментальних (фізика) і прикладних наук (електротехніка, радіотехніка, електронні системи тощо) займалися П. Атаманчук, С. Бабіна, О. Бугайов, Б. Будний, Г. Бушок, С. Величко, В. Вовкотруб, Ю. Воронін, С. Гончаренко, А. Давиденко, Д. Дондоков, О. Іваницький, Г. Імашев, А. Касперський, О. Коваленко, І. Козловська, Є. Коршак, М. Лазарєв, О. Левшуков, О. Ляшенко, М. Мартинюк, В. Мендерецький, А. Павленко, Ю. Пасічник, М. Садовий, П. Самойленко, О. Сергєєв, В. Сергієнко, Н. Сосницька, Б. Сусь, О. Трофімова, А. Шаповалов, М. Шут та інші. Формуванню фізико-технічних знань засобами навчання елементів електротехніки, радіотехніки, радіоелектроніки у вищій, професійно-технічній і загальноосвітній школах присвячено кандидатські дослідження С. Бабіної, В. Боярчука, В. Вовкотруба, С. Волобуєва, О. Джулик, С. Козеренка, Л. Колодійчук, І. Мірошниченка, В. Нікіфорової, О. Пегова, М. Пригодія, Р. Собко, Н. Федішової, О. Чінчоя та інших.

Вивчення зазначених праць, аналіз практики підготовки вчителів фізики у вищих навчальних педагогічних закладах (ВНПЗ) дало змогу дійти висновку про те, що рівень фізико-технічних знань випускників фізичних (фізико-математичних) факультетів, які ми розуміємо як знання фундаментальних фізичних теорій, явищ, процесів з точки зору їх практичного використання, є таким, що не завжди відповідає викликам ХХІ століття. Певною мірою це може бути пояснено відсутністю в навчальних планах підготовки вчителя фізики багатьох освітніх закладів України деяких дисциплін фізико-технічної підготовки (електротехніка, енергетичні установки, радіотехніка, електронні основи автоматики, матеріали електронної техніки, технічна механіка тощо), які фактично є фізичними дисциплінами прикладного характеру, оскільки вони є продовженням і поглибленням у практичному сенсі змісту фізики, а в разі їх наявності, наприклад, у варіативній частині навчальних планів, чинні програми з цих предметів, а відтак і стан їх навчання як у вищій педагогічній, так і, як наслідок, у загальноосвітній школах, не завжди задовольняє вимоги сучасного інформаційного суспільства знань. Фізико-технічна підготовка є невід'ємною складовою фахової підготовки майбутніх учителів фізики і розглядається нами як дієвий засіб здобуття, узагальнення та поглиблення фізичних знань: фундаментальних фізичних теорій, явищ, процесів з точки зору їх прикладного використання - втілення в реальних технічних об'єктах (моделях), системах та формування відповідних практичних компетенцій.

Варто констатувати, що останнім часом має місце певне зменшення бюджету часу, що відводиться на вивчення фізико-технічних дисциплін майбутніми вчителями фізики. Так, наприклад, у 1959-1960 навчальному році на вивчення електрорадіотехніки відводилося 316 годин, а в 2008-2009 навчальному році лише 216 годин (аудиторних). Курси електротехніки, радіотехніки, радіоелектроніки тощо здебільшого розглядаються як вузькопрофільні навчальні дисципліни.

У зв'язку з цим постає проблема вдосконалення системи підготовки вчителів фізики з метою підвищення їх фахового та загальноосвітнього рівня. Стає актуальною розробка варіативного змісту курсів фізико-технічної підготовки на засадах оптимального вибору методів, форм і засобів навчання в поєднанні з інваріантністю стандартизованих вимог держави щодо базового рівня знань. Недостатність матеріально-технічного забезпечення організації навчального процесу, зокрема з фізико-технічних дисциплін, зумовлює нагальну потребу в теоретичному обґрунтуванні й розробці сучасних навчально-методичних комплексів (НМК) з дисциплін фізико-технічної підготовки, створення педагогічних програмних засобів (ППЗ), мультимедійних і класичних підручників, посібників, практикумів тощо відповідно до вимог кредитно-модульної системи організації навчання (КМСОН).

Аналіз психолого-педагогічної, методичної, нормативно-правової літератури, дисертаційних і монографічних досліджень, вивчення досвіду роботи колег дозволили нам зробити висновки про наявність певних суперечностей між:

- потребами суспільства щодо рівня і результативності навчально-виховного процесу у вищій педагогічній школі в умовах євроінтеграції та реальним станом підготовки вчителів, що не повною мірою їх задовольняє;

- необхідністю вивчення фізичних основ функціонування сучасної техніки як передумови науково-технічного розвитку держави й недостатнім наявним рівнем фізико-технічних знань студентів;

- важливістю фізико-технічної підготовки майбутніх учителів фізики та недостатньою розробленістю відповідного теоретичного, навчально-методичного та технологічного забезпечення навчального процесу;

- сучасними вимогами до навчально-методичного та матеріально-технічного рівня організації навчання дисциплін фізико-технічної підготовки, використання інформаційних технологій навчання та реальним забезпеченням освітнього процесу, що не у повній мірі відповідає стану розвитку науки і технологій.

Крім того, проведений аналіз дає підстави стверджувати, що проблема формування фізико-технічних знань майбутніх учителів фізики як засобу поглиблення та узагальнення фізичних знань (на прикладі курсу «Загальна електротехніка») не була предметом спеціального дослідження. Дисципліна «Загальна електротехніка», що вивчає практичне використання електричних і магнітних явищ, обрана нами як приклад формування фізико-технічних знань майбутніх педагогів-фізиків, оскільки вона відіграє важливу роль у фізико-технічній підготовці майбутніх учителів фізики. Як галузь науки і навчальний предмет електротехніка походить, і є фактичним продовженням і розвитком у прикладному плані розділу курсу загальної фізики «Електрика і магнетизм», який є одним з основних у формуванні сучасної фізичної картини світу, наукового світогляду, фізичного стилю мислення майбутніх педагогів-фізиків.

Зазначене вище й обумовило вибір теми дисертаційного дослідження: «Теоретичні і методичні засади формування фізико-технічних знань у процесі фахової підготовки майбутніх учителів фізики».

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційне дослідження пов'язано з реалізацією основних положень Закону України «Про вищу освіту», наказу МОН № 774 від 30.12.2005 р. «Про впровадження кредитно-модульної системи організації навчального процесу» та відповідає напряму № 31 «Вища педагогічна освіта. Теоретичні та методичні засади фахової підготовки майбутніх педагогів для загальноосвітньої, професійної, технічної та вищої школи» переліку досліджень, що здійснюються АПН України. Дослідження виконано у відповідності до тематичного плану науково-дослідних робіт кафедри теорії і методики навчання фізики та астрономії Національного педагогічного університету імені М. П. Драгоманова (протокол № 5 від 22 грудня 2006 р.).

Тему дисертаційного дослідження затверджено вченою радою Національного педагогічного університету імені М. П. Драгоманова (протокол № 8 від 27 лютого 2007 року) та узгоджено в Міжвідомчій раді з координації наукових досліджень з педагогічних та психологічних наук в Україні (протокол № 2 від 26 лютого 2008 року).

Мета і завдання дослідження. Метою дослідження є теоретичне обґрунтування, створення, експериментальна перевірка та запровадження методичної системи формування фізико-технічних знань (на прикладі навчання курсу «Загальна електротехніка») у процес фахової підготовки майбутнього вчителя фізики в умовах кредитно-модульної системи організації навчання як засобу підвищення ефективності оволодіння фізичними знаннями у вищій педагогічній школі України.

Для досягнення поставленої мети було визначено такі завдання дослідження.

1. Проаналізувати стан проблеми формування фізико-технічних знань у процесі підготовки майбутнього вчителя фізики у вищій педагогічній школі України в контексті інтеграції в європейський освітній простір.

2. Визначити теоретичні передумови формування фізико-технічних знань майбутніх учителів фізики.

3. Теоретично обґрунтувати науково-методичні засади та розробити динамічну методичну систему формування фізико-технічних знань майбутніх учителів фізики (на основі курсу «Загальна електротехніка» як прикладної фізичної дисципліни). Визначити місце і значення електротехніки в системі фахової підготовки педагогів-фізиків.

4. Теоретично обґрунтувати і розробити навчально-методичний комплекс із дисципліни «Загальна електротехніка» як засіб здобуття, поглиблення та узагальнення фізичних знань та формування відповідних практичних компетенцій майбутніх учителів фізики, який включає: модульну навчальну програму, навчальні посібники для вивчення теоретичного матеріалу, лабораторний практикум, практикум з розв'язування задач, засоби діагностики якості навчальних досягнень.

5. Теоретично обґрунтувати і розробити модель самоосвітньої діяльності студентів щодо формування фізико-технічних знань під час навчання електротехніки.

6. Теоретично обґрунтувати і розробити комп'ютерне забезпечення навчання дисципліни «Загальна електротехніка» та визначити можливості дистанційного навчання засобами інформаційних технологій (ІТ).

7. Експериментально перевірити ефективність запропонованої методичної системи формування фізико-технічних знань у процесі фахової підготовки майбутніх учителів фізики.

Об'єкт дослідження - процес фахової підготовки майбутніх учителів фізики.

Предмет дослідження - теоретичні та методичні засади формування фізико-технічних знань майбутніх учителів фізики (на прикладі курсу «Загальна електротехніка») як невід'ємної складової їх фахової підготовки у вищих навчальних педагогічних закладах.

Для розв'язання поставлених завдань використано комплекс таких методів дослідження:

- теоретичні: аналіз, синтез - з метою вивчення психолого-педагогічної, науково-методичної літератури, дисертаційних і монографічних досліджень, авторефератів, навчальних планів, програм, підручників (посібників), змісту фізико-технічних дисциплін у вищій педагогічній школі та факультативів у загальноосвітній школі, нормативно-правової документації, матеріалів конференцій, фахових і періодичних видань для виявлення стану розробленості та подальших перспектив досліджуваної проблеми; порівняння - для аналізу різних поглядів учених, підходів до розв'язання проблеми; узагальнення, моделювання, міждисциплінарний синтез - з метою визначення напрямків дослідження, уточнення понятійного апарату, обґрунтування висновків;

- емпіричні: спостереження за навчальним процесом, анкетування, хронометраж, бесіди зі студентами та викладачами, методи математичної статистики обробки й аналізу (кількісного та якісного) результатів педагогічного експерименту, оцінювання результатів дослідження.

В основу дослідження покладено загальну гіпотезу про те, що ефективність фахової підготовки майбутніх учителів фізики істотно підвищиться за умови використання теоретично обґрунтованої та розробленої динамічної методичної системи формування фізико-технічних знань майбутніх учителів фізики (на прикладі навчання курсу «Загальна електротехніка»), побудованої на основі системного використання ІТ, із застосуванням системно-діяльнісного, задачного та ціннісного підходів як інноваційного засобу здобуття, поглиблення та узагальнення фундаментальних і прикладних фізичних знань і вмінь на якісно новому рівні - практичного застосування та творчості, що загалом сприятиме активізації навчально-пізнавальної діяльності тих, хто навчається, дієвості знань на довготривалу перспективу, тобто забезпечуватиме підвищення рівня фахової компетентності майбутніх учителів фізики.

Методологічною основою дослідження є теорія пізнання; теорія особистості та її розвитку в процесі навчання і виховання; концепції системного та діяльнісного підходів до організації навчально-виховного процесу; концептуальні положення теорії творчості; фундаментальні положення теорії та методики навчання фізики; системний підхід до вивчення нової техніки і технологій виробництва; концепції диференціації, гуманізації та демократизації навчально-виховного процесу; теоретико-методичні засади інформатизації навчально-виховного процесу; нормативно-правові державні та галузеві акти.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що вперше:

- теоретично обґрунтовано й розроблено динамічну методичну систему формування фізико-технічних знань майбутніх учителів фізики (на прикладі курсу «Загальна електротехніка» як прикладної фізичної дисципліни) в умовах кредитно-модульної системи організації навчання. В основу динамічної методичної системи покладено комплексне використання засобів ІТ, системно-діяльнісний, задачний, ціннісний підходи, принципи наступності, прикладної спрямованості, підсилення ролі самоосвітньої діяльності, якісне і кількісне збільшення інформаційного та матеріально-технічного забезпечення навчального процесу;

- науково обґрунтовано мету, зміст, форми, методи та технології навчання електротехніки щодо прогностичного спрямування навчального процесу підготовки майбутніх учителів фізики на основі міждисциплінарної інтеграції навчально-наукової діяльності; визначено місце і значення курсу «Загальна електротехніка» в системі фахової підготовки вчителя фізики, виокремлено її інваріантну та варіативну складову, теоретично обґрунтовано й створено НМК з дисципліни як дієвий засіб здобуття, поглиблення та узагальнення фундаментальних знань з фізики та формування відповідних практичних компетенцій;

- теоретично обґрунтовано та створено модель самоосвітньої діяльності студентів щодо формування фізико-технічних знань (на прикладі навчання кусу «Загальна електротехніка»), яка характеризується органічним поєднанням змістового, процесуального та мотиваційного компонентів засобами моніторингу якості навчальних досягнень;

- доведено дидактичну доцільність і необхідність запровадження ІТ у процес фізико-технічної підготовки майбутніх учителів фізики за традиційної та дистанційної форм організації навчально-виховного процесу; на основі імітаційних комп'ютерних моделей фізичних процесів, які мають місце у реальних електротехнічних установках, та комплексів, які передбачають зв'язок певного технічного об'єкта з інформаційно-вимірювальною системою, створено комп'ютерне забезпечення навчання курсу «Загальна електротехніка»;

удосконалено:

- процес фахової підготовки вчителів фізики, що побудовано на визначених соціально-економічних, методологічних, психолого-педагогічних засадах організації та реалізації фізико-технічної підготовки в умовах сучасних інтеграційних процесів;

- систему специфічних дидактичних принципів щодо використання ІТ у процесі формування фізико-технічних знань як засобу активізації навчально-пізнавальної діяльності, що сконструйовано на основі єдності раціонально-логічних та емоційно-ціннісних компонентів;

подальшого розвитку набули: основні принципи (логіко-семантичний принцип добору навчально-наукового матеріалу), методи (організація науково (навчально) -дослідної роботи у процесі навчання дисципліни), засоби (розроблені автором: лабораторний практикум з відповідним матеріально-технічним забезпеченням, практикум з розв'язування задач), форми (дистанційне навчання), підходи (системно-діяльнісний, задачний, ціннісний) щодо організації навчально-виховного процесу з електротехніки як складової фахової підготовки майбутніх учителів фізики.

Теоретичне значення дослідження полягає в узагальненні в історичному контексті досвіду формування фізико-технічних знань студентів фізичних спеціальностей педагогічних університетів; концептуальному обґрунтуванні необхідності вдосконалення фізико-технічної підготовки майбутніх учителів фізики шляхом посилення прикладного аспекту навчального процесу; обґрунтуванні структури, змістового наповнення (на основі логіко-семантичного принципу добору навчально-наукового матеріалу) авторської методичної системи формування фізико-технічних знань (на прикладі курсу «Загальна електротехніка») як засобу здобуття, поглиблення та узагальнення знань з фізики, заснованої на органічному поєднанні традиційних та інноваційних технологій, форм і засобів навчання, що загалом забезпечує єдність освітньої, розвивальної та виховної цілей процесу навчання, спрямованість на розвиток творчої науково-дослідної діяльності студентів, орієнтацію тих, хто навчається, на постійну системну самостійну роботу, регулярність й ефективність контролю й оцінки якості навчальних досягнень студентів, використання системи психологічних і педагогічних стимуляторів (мотивації) активної навчальної діяльності.

Основні теоретичні положення дисертації відображені в монографічній праці автора [1], науково-методичних публікаціях [2-42; 46; 50; 56; 60; 65; 70], матеріалах доповідей на міжнародних і всеукраїнських конференціях.

Практичне значення одержаних результатів визначається тим, що:

- розроблено та впроваджено в навчальний процес підготовки вчителів фізики методику формування фізико-технічних знань (на прикладі курсу «Загальна електротехніка»);

- розроблено та впроваджено в навчальний процес модульну навчальну програму з електротехнічних дисциплін для студентів педагогічних вищих навчальних закладів (Гриф МОН, лист № 1.4/18-Г-927 від 17.10.06 р.) [2];

- створено та впроваджено в процес підготовки майбутніх учителів фізики навчальні посібники:

* «Фізичні основи електротехніки: навчальний посібник + СD» (Гриф МОН, лист № 1.4/18-Г-1391 від 25.12.06 р.) [5],

* «Основы общей электротехники» [9],

* «Електротехніка. Лабораторні роботи» (Гриф МОН, лист № 1.4/18.2-179 від 27.01.05 р.) [3],

* «Електрика та магнетизм. Збірник задач, вправ і тестів» (Гриф МОН, лист № 1.4/ 18-Г-135 від 29.05.06 р.) [4],

* «Фізичні основи електротехніки: тести та творчі завдання» (Гриф МОН, лист № 1.4/18-Г-500 від 03.04.07 р.) [6],

* «Вибрані питання історії електрорадіотехніки» (Гриф МОН, лист №1.4/18-Г-1093 від 10.07.07 р.) [8],

* «Електронні основи автоматики та обчислювальної техніки» (Гриф МОН, лист № 1.4/18-Г-1991 від 14.11.07 р.) [7];

- створено комп'ютерне забезпечення навчання електротехніки - ППЗ з дисципліни, що містить теоретичні відомості, комп'ютерну підтримку реального та віртуальний лабораторний практикум, комп'ютерно-орієнтовані задачі, багаторівневі тестові завдання, історичний довідник.

Основні положення та результати дисертаційного дослідження запроваджено в навчальний процес Кам'янець-Подільського національного університету імені Івана Огієнка (довідка № 15 від 10.03.10 р.), Бердянського державного педагогічного університету (довідка № 57/111-01.25 від 21.01.10 р.), Вінницького державного педагогічного університету імені Михайла Коцюбинського (довідка № 10/64 від 10.11.09 р.), Криворізького державного педагогічного університету (довідка № 26/3-365 від 03.12.09 р.), Переяслав-Хмельницького державного педагогічного університету імені Григорія Сковороди (довідка № 892 від 22.12.09 р.), Рівненського державного гуманітарного університету (довідка б/н від 18.03.10 р.), Уманського державного педагогічного університету імені Павла Тичини (довідка № 1040/01 від 06.07.10 р.); практику роботи загальноосвітніх та позашкільних закладів відділу освіти м. Бердянська (довідка № 287 від 01.03.10 р.).

Особистий внесок здобувача у працях, написаних у співавторстві, полягає у визначенні їх тематики, структури, теоретичному обґрунтуванні проблем, аналізі здобутих результатів:

- власний концептуальний підхід до запровадження ІТ, технічних засобів навчання у процес фізико-технічної підготовки майбутнього вчителя фізики відображено в публікаціях [21] у співавторстві з А. Волошиною та Н. Сосницькою, [20] у співавторстві з А. Касперським, [17; 65] у співавторстві з Н. Сосницькою,[32] у співавторстві з Ю. Єфіменком;

- особисте визначення дидактичних засад фізико-технічної підготовки подано в статті [40] у співавторстві з А. Касперським;

- власне визначення соціально-економічних передумов навчання подано в статті [41] у співавторстві з В. Афоніним та А. Касперським;

- особисте визначення структури міжпредметних інтеграційних зв'язків загальної фізики й електрорадіотехніки відображено в статті [25] у співавторстві з А. Касперським;

- власне обґрунтування системи вивчення елементів електротехніки в шкільних гуртках технічної творчості наведено в статті [19] у співавторстві з В. Афоніним;

- особистий погляд щодо перспектив фізико-технічної підготовки в контексті Болонського процесу подано в статті [35] у співавторстві з Ю. Єфіменком;

- у працях [9] у співавторстві з В. Афоніним, [7] у співавторстві з С. Козеренком та А. Касперським, [3] у співавторстві з І. Рогозіним, [50] у співавторстві з Н. Сосницькою, [4; 8] у співавторстві з А. Касперським автору належить ідея, структура, частково тематичне наповнення посібників (розробки), редагування;

- у працях [29] у співавторстві з А. Касперським, Н. Зазимко та [60] у співавторстві з А. Касперським, А. Лохою автору належить ідея публікацій, частково підбір історичного матеріалу та редагування;

- особисте бачення ролі й місця радіоелектроніки як бази сучасної автоматики висвітлено в праці [56] у співавторстві з А. Касперським.

Дисертантом визначено теми та зміст усіх доповідей на наукових конференціях, а також ним здійснено їх оприлюднення в переважній більшості випадків. Наукові ідеї та задуми, що належать співавторам публікацій, у дисертаційному дослідженні не використовувалися.

Вірогідність одержаних результатів та їх обґрунтування забезпечується використанням визнаних методологічних, психолого-педагогічних та методичних концепцій; відповідністю комплексу методів дослідження його меті, завданням, об'єкту та предмету; репрезентативністю вибірки під час проведення педагогічного експерименту; різнобічною апробацією основних положень дисертаційної роботи в педагогічному експерименті та запровадженні розробленої методичної системи в навчальний процес з підготовки вчителів фізики; обговоренням теоретичних положень і практичних розробок на чисельних науково-методичних конференціях, семінарах.

Апробація результатів дослідження. Основні положення та результати дослідження доповідались та обговорювались на наукових та науково-методичних конференціях, зокрема:

- міжнародних: «Засоби реалізації сучасних технологій навчання» (Кіровоград, 2005 р.); «Проблеми прийняття рішень в умовах невизначеності» (Бердянськ, 2005 р.); «Дидактика фізики в контексті орієнтирів Болонського процесу» (Кам'янець-Подільський, 2005 р.); «Сучасні проблеми дидактики фізики» (Кіровоград, 2006 р.); «Чернігівські методичні читання з фізики 2006» (Чернігів, 2006 р.); «Стратегія якості у промисловості і освіті» (Варна, Болгарія, 2006, 2007, 2008, 2009 рр.); «Проблеми дидактики фізики та шкільного підручника фізики в світлі сучасної освітньої парадигми» (Кам'янець-Подільський, 2006 р.); «Інформаційні технології в наукових дослідженнях і навчальному процесі» (Луганськ, 2006 р.); «Засоби і технології сучасного навчального середовища» (Кіровоград, 2007 р.); «Інформаційно-комунікаційні технології навчання» (Умань, 2008 р.); «Теоретико-методологічні засади підготовки педагогічних кадрів у поліетничному регіоні» (Ужгород, 2008 р.); «Стратегия подготовки кадров для малого и среднего бизнеса в пищевой промышленности» (Москва, РФ, 2008 г.); «Национальная идентичность высшего образования в России: вызовы и перспективы модернизации» (Невинномысск, РФ, 2008 г.); «Физика в системе современного образования (ФССО - 09)» (Санкт-Петербург, РФ, 2009 г.); «Актуальні проблеми викладання та навчання фізики у вищих освітніх закладах» (Львів, 2009 р.);

- всеукраїнських: «Інформатика та комп'ютерна підтримка навчальних дисциплін у середній і вищій школі» (Бердянськ, 2004 р.); «Особливості підготовки вчителів природничо-математичних дисциплін в умовах переходу школи на профільне навчання» (Херсон, 2004 р.); «Навчання, виховання та розвиток» (Бердянськ, 2004 р.); «Теорія та методика навчання фундаментальних дисциплін у вищій школі» (Кривий Ріг, 2005 р.); «Особистісно-орієнтований підхід до організації навчально-виховного процесу: проблеми та пошуки» (Бердянськ, 2005 р.); «Чернігівські методичні читання з фізики 2005» (Чернігів-Ніжин, 2005 р.); «Чернігівські методичні читання з фізики» (Чернігів, 2007, 2008, 2009 рр.); «Аксіологічна парадигма управління освітою» (Бердянськ, 2005 р.); «Кредитно-модульна технологія навчання та методичне забезпечення контролю якості успішності» (Полтава, 2006 р.); «Організація навчально-виховного процесу у вищій школі в світлі входження України в Європейський освітній простір» (Бердянськ, 2006 р.); «Освітнє середовище як методична проблема» (Херсон, 2006 р.); «Психолого-педагогічні проблеми технічної творчості» (Харків-Артемівськ, 2006 р.); «Інноваційні технології навчання в сучасній дидактиці вищої школи» (Полтава, 2007 р.); «Фізико-технічна і фізична освіта у гуманістичній парадигмі» (Керч, 2007, 2009 рр.); «Безперервна фізико-математична освіта: проблеми, пошуки, перспективи» (Бердянськ, 2007, 2009 рр.); «Засоби і технології сучасного навчального середовища» (Кіровоград, 2008, 2009 рр.); «Проектування освітніх середовищ як методична проблема» (Херсон, 2008 р.), а також на звітних науково-практичних конференціях і семінарах професорсько-викладацького складу Бердянського державного педагогічного університету (2004-2009 рр.), Національного педагогічного університету імені М. П. Драгоманова (2006-2009 рр.).

Основні результати дослідження опубліковано в 70 наукових та науково-методичних працях загальним обсягом понад 120 умовних друкованих аркушів, із яких 37 написано без співавторів. Серед них монографія; 7 навчальних посібників; модульна навчальна програма; 33 статті у виданнях, зареєстрованих ВАК України як фахові з педагогічних наук (журнали та збірники наукових праць), з яких 22 - одноосібних; навчально-методична розробка; 5 статей у збірниках наукових праць; 22 публікації у збірниках матеріалів конференцій. Серед опублікованих праць 7 мають гриф МОН України «Рекомендовано».

Кандидатська дисертація «Методика навчання загальної фізики на факультетах нефізичних спеціальностей у вищих навчальних педагогічних закладах» захищена в 2003 році. Матеріали кандидатської дисертації в тексті докторського дослідження не використано.

Структура дисертації. Дисертація складається із вступу, п'яти розділів, висновків до розділів, висновків, 6 додатків (25 с.), списку використаних джерел (421 найменування на 44 с.). Загальний обсяг дисертації - 453 с., з яких 384 с. - основна частина. Робота містить 84 рисунки та 30 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У вступі обґрунтовано актуальність і доцільність дослідження, визначено його мету, завдання, об'єкт, предмет, сформульовано гіпотезу, охарактеризовано наукову новизну, теоретичне та практичне значення, висвітлено особистий внесок здобувача, подано відомості про апробацію та запровадження результатів дослідження, наведено відомості щодо публікацій, структури й обсягу дисертації.

У першому розділі «Соціально-економічні, методологічні, психолого-педагогічні засади навчання фізико-технічних дисциплін як засіб підготовки майбутніх учителів фізики» розглянуто загальні теоретичні основи організації навчально-виховного процесу з дисциплін фізико-технічної підготовки у вищій педагогічній школі як засобу вдосконалення системи підготовки майбутніх учителів фізики в контексті входження України до європейського освітнього простору.

У контексті приєднання України до Болонського процесу, що ставить перед національною освітньою галуззю стратегічне завдання проведення глибоко продуманої реформи вищої освіти зі збереженням та розвитком позитивних надбань освітньої системи, проаналізовано тенденції розвитку фізичної освіти у вищій педагогічній школі. З огляду на це виявлено актуальність зміцнення органічного зв'язку між освітою та реальним життям, що зумовлює посилення як фундаментальної, так і прикладної підготовки фахівців, зокрема вчителів фізики.

Обґрунтовано соціально-економічні передумови фізико-технічної підготовки, що випливають із ролі вчителя фізики, який ще в загальноосвітній школі закладає фундамент підготовки майбутніх фахівців різних галузей народного господарства, розкриваючи не тільки фундаментальність фізичного знання, а і його прикладний сенс. Зрозуміло, що педагога до такої діяльності необхідно відповідним чином підготувати в педагогічному університеті, тому фізико-технічні знання і комплекс заходів із їх надбання мають складати суттєвий доробок між фундаментальними знаннями і практичною діяльністю.

У процесі дослідження доведено, що організація навчально-виховного процесу на методологічних засадах (емпіричному та теоретичному рівнях) сприяє формуванню у студентів певних пізнавальних якостей: уміння на прикладі часткового внутрішньодисциплінарного завдання виявити загальні гносеологічні етапи пізнання навколишнього світу, співвідношення загального й часткового, дискретного й безперервного тощо; уміння спроектувати і реалізувати узагальнений метод (спосіб) розв'язання задачі, запропонувати гіпотезу та здійснити її перевірку, проаналізувати отриманий результат; уміння перейти від конкретних об'єктів, явищ, процесів до їх моделей і навпаки; уміння користуватися методом аналогій; уміння класифікувати та аналізувати негативний результат власної діяльності на будь-якому етапі з метою подальшого корегування.

У результаті аналізу навчально-виховного процесу виявлено психологічні передумови реалізації фізико-технічної підготовки студентів-фізиків основними з яких є необхідність вивчення принаймні декількох фізичних дисциплін прикладного характеру і здійснення студентами практичної (технічної) діяльності; включення до науково-дослідних завдань задач з побудови математичних моделей реальних пристроїв і розрахункових завдань; необхідність дотримання в активному стані першої та другої сигнальних систем шляхом надання студентам натуральних об'єктів вивчення - реальних технічних приладів, систем, механізмів тощо; необхідність реалізації синтезу фізичної, математичної і технічної інформації з метою формування нового міжпредметного, загальнонаукового знання; передування в змісті дисциплін практично-діяльнісного аспекта, який активізується залученням реальної техніки для розв'язання науково-дослідних і навчальних задач; організація спільної цілеспрямованої діяльності викладачів і студентів, скерованою на розв'язання навчальних завдань; культивування мотивів вивчення дисциплін; єдність наочного (образного) і вербального змісту навчально-наукового матеріалу.

Під час роботи виокремлено дидактичні засади фізико-технічної підготовки майбутніх учителів фізики, базовими з яких є: забезпечення високого рівня науковості, що реалізується відповідністю навчального матеріалу сучасному рівню розвитку науки, доказовістю навчальної інформації, розкриттям відповідних методів наукових досліджень; необхідність реалізації міжпредметних інтеграційних зв'язків фізико-технічних і психолого-педагогічних дисциплін; забезпечення єдності змістової та процесуальної складових навчання (названа умова сприяє реалізації принципу систематичності та наступності); необхідність формування у студентів умінь застосування знань однієї дисципліни в іншій, уміння переносити в практичну площину фізичні процеси та явища; системний підхід до організації навчального процесу з фізико-технічної підготовки; орієнтація на синтез нового навчального знання при побудові навчального процесу (у плані підпорядкованості цій меті структури, змісту, технологій, методики реалізації тощо); практична спрямованість навчального процесу; включення до змісту фізико-технічної підготовки не тільки відомостей про основи виробництва, процедури з набуття вмінь і навичок використовувати такі знання у практичній діяльності, а й завдання, що мають на меті формування вмінь щодо комбінування, синтезу природничого та технічного знання у процесі реальної навчальної проектно-конструкторської діяльності (зазначена умова має сприяти реалізації одного з головних для фізико-технічної підготовки дидактичного принципу - зв'язку теорії з практикою).

Виявлені наукові засади формування фізико-технічних знань у процесі підготовки майбутніх учителів фізики утворюють ієрархічно впорядковану систему, всі елементи якої пов'язані між собою і є засобами реалізації загальних дидактичних принципів.

У другому розділі «Науково-методичні основи фізико-технічної підготовки на прикладі курсу «Загальна електротехніка» через ретроспективний аналіз робочих планів і програм вивчення фізико-технічних дисциплін у вищій педагогічній школі визначено значення і місце електротехніки у фаховій підготовці майбутнього вчителя фізики як дисципліни, що опосередковано є основою економічного та енергетичного добробуту країни, базою для впровадження останніх досягнень науки і техніки. Показано, що електротехніка як наука є частиною загальнолюдської культури, вона дає можливість глибше зрозуміти фундаментальні філософські та фізичні закономірності; сприяє усвідомленню та узагальненню фізичних законів та відкриває шлях до їх практичного застосування, а відтак відіграє важливу роль у формуванні наукового, технічного, загальноосвітнього й екологічного світогляду майбутніх учителів.

Доведено, що проектування формування фізико-технічних знань у процесі фахової підготовки має починатися з психологічного аналізу діяльності майбутніх фахівців. Аналіз структури діяльності уможливлює одержання повної інформації про те, які прийоми мислення та практичні вміння мають бути сформовані у фахівця в результаті навчання, яким предметним змістом він повинен володіти, що, у свою чергу, дає змогу окреслити коло обов'язкових дисциплін і внесок кожної конкретної фундаментальної та спеціальної дисципліни в досягнення цілей навчання не тільки за змістом, а й за видами діяльності.

Використовуючи задачний підхід, виокремлено основні етапи навчально-пізнавальної діяльності шляхом постановки і розв'язування фізичних і технічних задач, що співвідносяться з прийомами продуктивної діяльності: а) визначення ближніх і віддалених цілей навчальної діяльності; б) складання або вибір задачі, що детермінує творчу діяльність; в) розроблення алгоритму, моделі розв'язку задачі; г) забезпечення зворотного зв'язку з метою рефлексії та корекції навчального впливу.

У процесі дослідження доведено необхідність активізації творчої діяльності майбутніх учителів фізики у процесі фізико-технічної підготовки, що надає навчанню мотивацію особистісного сенсу, пов'язаного з саморозкриттям в актах, які відображають індивідуалізацію освітньої траєкторії; ознаки проблемного, аналітичного; характер послідовної зміни діяльностей, які відносяться до різних рівнів складності з поступом від початкових до вищих.

Сформульовано концептуальні засади ціннісного (аксіологічного) підходу до організації фізико-технічної підготовки як засобу формування гармонійно розвиненої особистості студента, основою яких є наявність пізнавальної, естетичної, моральної, практичної цінності фізико-технічних знань. Успіх формування гуманістичних цінностей студентів забезпечується розкриттям безпосереднього відношення змісту курсів фізико-технічної підготовки до історії, архітектури, мистецтва, художньої літератури; важливим є всебічне обговорення екологічних проблем. Реалізацію ціннісного підходу до навчання, міру його успіху забезпечує викладач, який сам є носієм гуманістичних цінностей, здатний оперувати предметними знаннями як специфічним інструментом наукової культури.

Теоретично обґрунтовано необхідність організації науково (навчально)- дослідної роботи студентів із дисциплін фізико-технічної підготовки та виявлено її основні функції: діалектичну, що забезпечує зв'язок між явищами та предметами; методологічну, що полягає в розвитку умінь студентів користуватися загальнонауковими методами пізнання дійсності; психологічну, що відповідає за розвиток мислення студентів; виховну, що реалізує формування професійних якостей; інверсійну, що презентує перенесення знань з однієї навчальної дисципліни в іншу з метою активізації розумової пізнавальної діяльності студентів.

У третьому розділі «Модернізація курсу «Загальна електротехніка» як засобу формування, поглиблення та узагальнення фізичних знань майбутніх учителів фізики» теоретично обґрунтовано загальні засади створення та презентовано авторський навчально-методичний комплекс з електротехніки, побудований за кредитно-модульною системою організації навчання як стрижневий елемент методичної системи формування фізико-технічних знань майбутніх учителів фізики у процесі фахової підготовки; встановлено міжпредметні інтеграційні зв'язки загальної фізики, електротехніки, вищої математики; обґрунтовано необхідність вивчення елементів електротехніки в шкільних гуртках фізико-технічної творчості.

У процесі дослідження виявлено концептуальні засади побудови навчально-методичного комплексу з дисципліни «Загальна електротехніка», серед яких: онтологічна відповідність комплексу змісту навчання; структурна цілісність, що передбачає органічну єдність моделі НМК; динамічна відкритість, здатність до розвитку (саморозвитку) та вдосконалення; функціональність; інформативність. Під час роботи вирішено наступні завдання: структурування навчально-наукового матеріалу дисципліни, обґрунтування інваріанта навчальної програми, формування кількісних характеристик структурних одиниць (навчальних елементів), розподіл (планування) бюджету часу; виявлення домінуючих технологій навчання, розробка рекомендацій щодо вибору перспективних, логічних і гностичних методів на основі специфіки навчального процесу; встановлення багатоканальних та багатовекторних зв'язків між теоретичним, практичним, мотиваційним і діагностичним блоками комплексу.

Запропоновано ієрархічно-логічну модель НМК з електротехніки (рис. 1), яка містить програму з дисципліни, три взаємопов'язані навчально-наукові блоки: інформаційний, експериментальний, практичний та діагностичний блок, який реалізує зворотний зв'язок, дозволяючи мати корегуючий вплив на складові навчально-наукових блоків.

Складовими інформаційного блоку є традиційні (друковані) та електронні підручники (навчальні посібники) з дисципліни, довідники, тексти лекцій, електронні бази даних, експертні системи. Експериментальний блок передбачає наявність лабораторного (традиційного, віртуального) та демонстраційного практикумів. Практичний блок містить практикум з розв'язування задач електротехнічного змісту, електромонтажний практикум. Діагностичний блок представлено тестовими завданнями в традиційній та електронній формах, індивідуальними науково-дослідними творчими завданнями.

Здійснено тематичне наповнення блоків шляхом підготовки відповідних навчальних посібників [3-9]. У процесі такої роботи створено модульні навчальні програми з електротехнічних дисциплін для студентів ВНПЗ за КМСОН [2], в основу яких покладено принцип цілісності проектованої педагогічної системи, що відбиває єдність основних її елементів, а саме: освітньої мети, змісту, дидактичного процесу, форм організації навчання.

У процесі роботи обґрунтовано теоретичні засади організаційно-змістового наповнення підручника з електротехніки на основі логіко-семантичного принципу добору навчально-наукового матеріалу та створено навчальні посібники з дисципліни [5; 9]. Виокремлено основні функції, риси та вимоги до сучасного підручника з електротехніки: мотиваційна, яка може забезпечуватися інтеграційним характером навчально-наукової інформації, багатокомпонентною структурою підручника, що забезпечує адаптивний принцип навчання залежно від особистісних та професійно-значущих потреб тих, хто навчається; забезпечення високого наукового рівня, у тому числі висвітлення останніх теоретичних і практичних здобутків електротехніки як науки та галузі економіки за умови врахування принципу доступності навчального матеріалу; політехнічна спрямованість; системний підхід до відбору навчально-наукового матеріалу, забезпечення його проблемної структури, наступності, врахування міжпредметних зв'язків; гуманістична спрямованість курсу; забезпечення національно-патріотичного виховання тих, хто навчається; наявність можливостей для самостійної роботи студентів; забезпечення тих, хто навчається, додатковою інформацією, зокрема історичною, довідковою, науково-популярною тощо; наявність електронних версій підручника, у тому числі мультимедійних. Крім того, при поданні навчального матеріалу з електротехніки основну увагу має бути зосереджено на з'ясуванні фізичних закономірностей і явищ; прикладному характері фізичних процесів (явищ), які розглядаються, узгодженні курсів фізики й електротехніки за термінологією, умовно-графічним позначенням, дефініціями, вибором умовно-позитивних напрямків фізичних величин тощо; історичному аспекті розвитку електротехніки як науки і навчальної дисципліни, внеску вітчизняних учених у її розвиток; екологічній складовій функціонування електротехнічних установок і систем.