доктора педагогічних наук

Київ - 2003

Провідна установа: - Інститут педагогіки і психології професійної освіти АПН України, відділ педагогічних технологій неперервної професійної освіти

Захист відбудеться “23” грудня 2003 року о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.053.03 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 розіслано “21” листопада 2003 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради В.О. Швець

Загальна характеристика дослідження

освіта стратегічний навчання

Актуальність теми. Сучасний етап становлення національної освіти в Україні, її інтеграція у світову пов'язана з розв'язанням проблем, що є характерними для світової педагогіки в цілому, створенням адекватних їм методичних систем навчання з метою забезпечення можливостей самовдосконалення особистості та становлення нації.

Аналіз світового досвіду реформування природничої освіти дає можливість зробити висновки, що вихід з даної ситуації полягає у стратегічному визначенні принципу багатоваріантності і множинності структури, змісту і методів системи неперервного навчання як основи її функціонування. Цей принцип є визначальним у галузі теорії і практики навчання фундаментальної і прикладної фізики, зокрема, радіоелектроніки. У тактичному плані ефективним розв'язанням проблеми може бути обґрунтування і створення інтегрованих курсів фізики і радіоелектроніки, удосконалення курсів трудового навчання у середніх загальноосвітніх школах, створення синтетичних курсів та удосконалення структури і змісту вивчення радіоелектроніки у вищих педагогічних закладах.

Необхідні нова система і новий зміст навчання. Для переходу до нового змісту навчання потрібно теоретично обгрунтувати і експериментально перевірити ефективність методології структурних змін, нівелювати вузькоспеціалізовані підходи викладачів-предметників у системі загальної та фахової освіти як у школах, так і у вищих педагогічних закладах.

У сучасній педагогічній науці є ряд теорій структури і змісту природничої, зокрема фізичної освіти у середній загальноосвітній і вищій педагогічній школах.

Найбільш повно педагогічна теорія освіти, на наш погляд, розвинута у працях О.І.Бугайова, І.Я. Лернера, О.І.Ляшенка, М.Т. Мартинюка та їх послідовників.

Перспективним є дослідження співвіднесеності ядра і оболонки у вивченні фундаментальних і прикладних наук. Методологією такого підходу є мотиваційний принцип навчання.

Пошук шляхів розв'язання проблеми удосконалення змісту освіти і системи навчання безпосередньо пов'язаний з досягненнями фундаментальних і прикладних наук, якими є, зокрема, фізика і радіоелектроніка.

Радіоелектроніка є інтегрованим курсом фізико-технічних наук, тобто такою галуззю науки і техніки, яка тісно поєднує технічні дисципліни з фізикою, є прикладом закономірного контакту техніки з усіма розділами фізики. Адже, по суті, закономірності, що вивчаються у радіоелектроніці, обов'язково опираються на закони і закономірності електродинаміки, електроніки і електронної оптики, квантової фізики тощо.

Сучасна радіоелектроніка є трансгалузевою наукою, рамки якої охоплюють, зокрема, електроніку, радіотехніку і електронні системи у автоматиці і обчислювальній техніці. Вона виникла внаслідок пошуку засобів використання електронних і електромагнітних явищ для передачі інформації.

Розв'язання задач, які при цьому виникають, потребує, окрім фундаментальних знань з фізики, загальної ерудиції у різних областях культури, науки і техніки та уміння користуватися математичним апаратом.

Для вчителів фізики навчальні курси радіоелектроніки, радіотехніки, основ автоматики і обчислювальної техніки є фактично продовженням вивчення курсу загальної фізики у її прикладному сенсі, що сприяє усвідомленому аналізу фізичних процесів, закономірностей і законів природи, які вивчаються у окремих розділах загальної фізики.

Практична цінність вивчення радіоелектроніки учнями загальноосвітніх шкіл та студентами педагогічних вузів полягає у тому, що це: дає можливість глибше зрозуміти фундаментальні закономірності фізики за рахунок усвідомленого бачення природних процесів; сприяє усвідомленню фізичних законів; забезпечує політехнічну підготовку випускників шкіл та майбутніх вчителів фізики та виробничих технологій і основ виробництва.

Крім того, актуальність дослідження визначається тим, що у середніх загальноосвітніх та вищих педагогічних навчальних закладах радіоелектроніка не повинна розглядатися як вузька супутня навчальна дисципліна у політехнічній та фаховій підготовці, оскільки є основою передових технологій і виробництва, засобом росту економічного потенціалу держави. Вона є важливим компонентом загальнолюдської культури і суттєво впливає на формування наукового і загальноосвітнього світогляду учнів середніх шкіл та студентів фізичних і загальнотехнічних спеціальностей педагогічних вузів, відіграє важливу роль у естетичному та економічному вихованні. Великі її можливості у підготовці випускників шкіл до практичної діяльності, у поліпшенні політехнічної освіти молоді.

Відомо, що ознайомлення з елементами радіоелектроніки на побутовому рівні діти розпочинають раніше, ніж у школі. Проте, у курсі трудового навчання у школі практично відсутня навіть опосередкована інформація радіотехнічного змісту. Намагання відомих вчених-фізиків О.І. Бугайова, С.У. Гончаренка, Є.В. Коршака, Д.Я.Костюкевича, І.Я. Лернера, О.І. Ляшенка, М.Т. Мартинюка, Б.Ю.Миргородського, В.Ф. Савченка, О.В. Сергєєва і ряду інших у програмах та підручниках з фізики стимулювати інтерес до прикладної галузі фізики - радіоелектроніки не забезпечили достатньої уваги до вивчення радіоелектроніки у школі як переконливої ілюстрації прояву фізичних законів, які об'єктивно описують процеси і явища у виробництві і у природі в цілому.

Зміст курсу радіоелектроніки, його структура, методика викладання не можуть бути однотипними для навчальних закладів різного рівня, а також при підготовці фахівців фізичних спеціальностей та виробничих технологій і основ виробництва.

У наукових дослідженнях Х.Інатова, С.І.Козеренка, С.М.Мамрича, В.М.Сисоєва, І.І.Хаімзона розглянуті окремі питання методики вивчення радіоелектроніки у загальноосвітніх школах, МНВК, педагогічних вузах. Проте, у них не висвітлено комплекс проблем, пов'язаних із значенням радіоелектроніки як навчального предмету, що формує фізичні і технічні знання, пріоритетні на етапі високих технологій та іноваційних напрямків розвитку індустрії. Недостатньо глибоко у роботах проаналізовано питання гуманізації, рівневості, особистнісності та принципи дієвісності, неперервності та варіативності навчання, що є дидактичною домінантою сучасної освіти.

Розробка оптимального вибору методів, форм і засобів навчання у поєднанні з інваріантністю вимог до рівня знань є важливим і актуальним завданням дослідження.

Вивчення курсу радіоелектроніки за варіативними програмами і змістом вимагає створення різних стимулюючих, розвиваючих та методично ефективних прийомів, експериментальної бази і засобів навчання, системності вивчення курсу.

Виникає нагальна потреба у розробці уніфікованих навчально-експериментальних комплексів з урахуванням потреб суміжних навчальних дисциплін, створенні комп'ютерних програм та електронних посібників.

Ряд наукових робіт, зокрема, дисертаційних досліджень відомих вчених і методистів з проблем змісту і структури освіти ( П.С.Атаманчука, О. І. Бугайова, С.У. Гончаренка, О.І. Ляшенка, В.Г. Розумовського, О.В. Сер-гєєва, А.В. Усової), а також з проблем навчального експерименту у фізиці і радіоелектроніці (Л.І. Анциферова, С.П.Величка, Ю.І.Діка, Є.В.Коршака, Б.Ю.Миргородського, В.Ф.Савченка), власні дослідження автора та узагальнення практики викладання радіоелектроніки визначають необхідність створення системи вивчення радіоелектроніки у тісному зв'язку з фізикою, удосконаленням експериментальної бази та методичного забезпечення.

Тему дисертаційного дослідження затверджено Вченою радою Національного педагогічного університету імені М.П. Драгоманова (протокол № 3 від 30 жовтня 1997 року) та узгоджено в Раді з координації наукових досліджень у галузі педагогіки та психології України (протокол № 5 від 27 травня 2003 року).

Oб'єктом дослідження є процес навчання радіоелектроніці у середніх загальноосвітніх та вищих педагогічних навчальних закладах, її значення у формуванні фізичних і технічних знань учнів і студентів.

Предметом дослідження виступали: а) лабораторний практикум з радіоелектроніки у педагогічному вузі; б) сукупність різних видів шкільного навчального та вузівського лекційного експерименту, методична техніка і засоби його постановки з метою найвищої ефективності відтворення радіоелектронних процесів; в) структура, зміст і засоби вивчення радіоелектроніки студентами різних спеціальностей педагогічних вузів та роль радіоелектроніки у формуванні фахових знань; г) зміст, форми і методи вивчення радіоелектроніки у середній загальноосвітній школі; д) вплив початкових знань з радіоелектроніки учнів загальноосвітніх шкіл на адаптацію студентів вузів до сучасних суспільно-економічних умовах, на забезпечення їх високої пізнавальної і творчої активності, підвищення рейтингу спеціалістів - випускників вищої педагогічної школи.

Мета дослідження полягає у визначенні основних закономірностей розвитку системи вивчення радіоелектроніки і встановленні тенденцій її трансформації та створення методичної системи навчання з метою розвитку і модифікації курсу радіоелектроніки як засобу підвищення ефективності оволодіння фізичними і технічними знаннями у загальноосвітній та вищій педагогічній школах.

Відповідно до мети розв'язувалися чотири групи завдань.

Перша з них охоплювала аналіз процесу навчання радіоелектроніки у сучасних середніх загальноосвітніх школах та вищих педагогічних навчальних закладах; визначення у цьому процесі ролі міжпредметних зв'язків, психолого-педагогічної і соціальної адаптації, сучасних інформаційних технологій.

Друга група завдань охоплювала структурування змісту і засобів навчання та контролю знань як педагогічної системи, аналіз тенденцій розвитку та шляхів удосконалення навчального експерименту з радіоелектроніки у педагогічному вузі, удосконалення лабораторного практикуму у зв'язку із змінами навчальних планів і впровадженням сучасних стандартів освіти.

Третя група завдань охоплювала практичний аспект розробки системи навчання радіоелектроніки у школі і передбачала удосконалення змісту та методики викладання теоретичного курсу, методики і техніки проведення лабораторного навчально-демонстраційного експерименту і практикуму з метою запровадження у навчальний процес наукових методів досліджень з використанням комп'ютерних технологій та елементно-модульних навчальних пристроїв.

Четверта група завдань включала розробку змісту та засобів перевірки ефективності впровадження дисертаційного дослідження, на різних етапах виконання якого обґрунтовувались і перевірялися різні гіпотези.

Концепція дослідження побудована на таких положеннях:

- сучасний розвиток системи освіти вимагає якісної переорієнтації вивчення радіоелектроніки, виявлення і аналізу тенденцій цього розвитку та акомодації до закономірних перетворень;

- вивчення радіоелектроніки у школі поглиблює знання з фізики і розширює політехнічну підготовку учнів, сприяє їх адаптації до сучасних соціально-виробничих відносин. Теоретична основа і практична діяльність (експериментальні, творчо-наукові роботи) становлять взаємозв'язану сукупність елементів змісту навчання, експериментальних методів, форм і засобів навчання, спрямованих на інтенсифікацію навчального процесу;

- переорієнтація методики теоретичного вивчення радіоелектроніки та техніки навчального експерименту, удосконалення контролю знань та самостійної пізнавальної діяльності від підтримуючого навчання до творчо-діалогового експериментально-пошукового і дієво-особистісного;

- вивчення, удосконалення, виготовлення приладів і навчальних модулів для створення фізичних основ радіоелектроніки у школі і вузі, як засобів лабораторного практикуму і навчального демонстраційного експерименту;

- посилення питомої ваги самостійного та дистанційного навчання, широкий доступ до інформації, зокрема через Internet, зміна функцій викладача і рівня його фахової підготовки, використання імітаційних комп'ютерних моделей радіоелектронних процесів, мультимедійних посібників поряд з класичними експериментами тощо.

Гіпотеза дослідження. Необхідний рівень фізичних і технічних знань учнів загальноосвітніх навчальних закладів та вчителів фізики і загально-технічних дисциплін буде забезпечений, якщо:

- методична система підготовки учителя фізики враховуватиме сучасну освітню доктрину, методологію системності, послідовності і наступності вивчення радіоелектроніки у школі і вузі, орієнтуватиметься на особистнісно орієнтовану діяльнісну модель навчання учнів і студентів;

- зміст і методична складова фахової підготовки майбутніх вчителів відображає багатофункціональність їх професійної діяльності і враховує перехід до ступеневої системи освіти;

- навчання радіоелектроніки будується на принципах модульного поділу змісту у тісному зв'язку з курсом фізики, на забезпеченні диференціації і варіативності, використанні навчально-методичних комплексів, елементів стандартизації та інваріанту рейтингового контролю знань;

- застосовуються ефективні методи, форми та засоби навчання радіоелектроніки, зокрема, інтерактивні методи, сучасні інформаційні технології, удосконалені традиційні навчальні експерименти, комп'ютерне моделювання, аудіо- та відеотехніка, мультимедійні посібники, навчальні і контрольні тести;

- забезпечується активізація різних форм навчально-пізнавальної діяльності учнів і студентів з урахуванням мотиваційних факторів, рівня базових знань і психолого-фізіологічної та особистнісно-інтелектуальної готовності до вивчення комплексу курсів навчального предмету “Радіоелектроніка”;

- враховуватимуться психолого-педагогічні основи методичної і фахової підготовки вчителів фізики і загальнотехнічних дисциплін у поєднанні з специфікою конкретних освітніх закладів, особливостями розвитку студентів, гуманітарними і соціальними аспектами, можливостями і потребами особистості.

Відповідно до гіпотези, концепції та характеру поставлених завдань виконувалися такі дослідження:

Теоретичні - аналіз діючих програм фізики, трудового навчання для школи і радіоелектроніки для факультетів і студентів педагогічних вузів, аналіз підручників, посібників та методичних порад і монографій, що відображають зміст курсу лабораторного практикуму, навчального експерименту, а також тенденції розвитку психології, дидактики та методики; узагальнення передового досвіду базового та новій парадигмі освіти; моделювання навчального процесу і структури навчального експерименту;

Діагностичні - виконання серії дидактичних досліджень з питання модернізації системи вивчення радіоелектроніки у школі і педагогічному вузі для встановлення їх ефективності у формуванні рівня знань учнів і студентів; анкетування учнів і студентів та вчителів фізики і загально-технічних дисциплін; статистичні методи обробки експериментальних даних та їх аналіз;

Формуючі - удосконалення методики навчання радіоелектроніки через інтегровані курси, факультативи у школі та через запровадження демонстрацій з використанням замкненої системи телебачення, комп'ютерів, шляхом фронтальних робіт з основ електронно-обчислювальної техніки, випереджаючого лабораторного практикуму та дослідницьких робіт у лабораторному практикумі, які спрямовані на активізацію самостійності та активізації пізнавальної діяльності.

Педагогічний експеримент проводився у декілька етапів. На першому (1971-1980 рр.) та другому (1981-1989 рр.) етапах використовувалися теоретичні, діагностичні і формуючі методи дослідження. На третьому (1989-1996 рр.) та четвертому (1996-2000 рр.) етапах педагогічного експерименту коригувалась система навчання студентів у педагогічних вузах для підвищення їх фахової підготовки, використання умінь і навичок у організації вивчення радіоелектроніки різними педагогічними методами.

Методологічною основою дослідження є сучасні системні методи аналізу складних соціально-економічних проблем та комплексний діяльнісний підхід до формування багатопрофільної особистості вчителя фізики і вчителя загальнотехнічних дисциплін.

У основу дослідження покладені теоретико-методологічні засади, положення і наукові джерела, що визначені роботами філософів ( І.Д.Андрє-єва, В.С.Готта, Л.Ф.Ільічева, Б.М.Кедрова, В.Г.Кременя, П.М.Фєдосєєва та інших), у яких аналізуються питання формування людської особистості як суб'єкта життєвої і професійної діяльності, а також питання ролі і місця культури та науки у розвитку особи; дослідженнями педагогів-психологів і дидактів (С.І.Архангельського, Б.С. Гершунського, В.П.Беспалька, В.І.Бондаря, А.А.Вербицького, П.Я. Гальперіна, Л.Я. Зоріної, І.Я. Лернера, Ю.І. Машбіца, Н.Г. Ничкало, Н.Ф. Тализіної, І.С. Якиманської та ін.), присвяченими використанню педагогічного досвіду, структуруванню і систематизації знань; роботам з питань професійної підготовки майбутнього вчителя (Ю.К.Бабанського, Г.О. Балла, В.І. Бондаря, І.О. Новік, О.Я. Савченко, С.О.Сисоєвої, М.І.Шкіля та ін.); дослідженнями у галузі методики фізики (П.С.Атаманчука, О.І. Бугайова, С.П. Величка, С.У. Гончаренка, О.І. Ляшенка, М.Т. Мартинюка, В.Г. Разумовського, В.Ф. Савченка, О.В. Сергєєва; розробками у області інформаційних технологій (Г.О. Атанова, А.М. Гуржія, М.І. Жалдака, Ю.О. Жука, В.І. Тищука та інших); конкретними дослідженнями у галузі методики викладання радіоелектроніки як складової вивчення фізики у школі і вузі (І.О. Анісімова, М.М. Ворсіна, Б.С. Гершунського, Л.М. Ляшка, В.М. Сисоєва, В.П. Чернявського, С.С. Шушкевича та ін.).

Наукова новизна полягає у створенні, теоретичному та експериментальному обґрунтуванні системи вивчення радіоелектроніки у середніх загальноосвітніх та вищих педагогічних навчальних закладах:

- вперше на основі історичного генезису проаналізовані тенденції розвитку фізичної і технічної освіти у школах і педагогічних вузах;

- запропоновано схему удосконалення структури і змісту вивчення радіоелектроніки для студентів різних спеціальностей і форм навчання педагогічних вузів та для різної форми роботи у загальноосвітній школі;

- уточнено розуміння і обгрунтувано роль радіоелектроніки та важливість її вивчення у економічному розвитку країни у забезпеченні науково-технічного прогресу;

- запропоновані якісно нові підходи до вивчення радіоелектроніки з акцентами на самостійну пізнавальну діяльність з використанням комп'ютерних технологій навчання;

- показана методологія, роль і місце радіоелектроніки у наукових дослідженнях студентів та у розвитку творчо-наукової та технічно-наукової діяльності учнів загальноосвітніх шкіл;

- сформульовані принципи, показані шляхи і методи вдосконалення навчального процесу з радіоелектроніки у відповідності до сучасної доктрини освіти;

- вперше з позицій методологічних принципів системності і діяльнісного підходу до навчання запропоновано варіанти дидактичної системи інверсифікації навчання радіоелектроніки з впровадженням модульно-блокової форми її вивчення.

Теоретичне значення дослідження:

- встановлено основні базові компоненти системи вивчення радіоелектроніки та її внутрішні і зовнішні зв'язки, уточнене поняття системності; - виявлено тенденції, шляхи та особливості розвитку фізико-технічної освіти, зокрема радіоелектроніки, у сучасних умовах розвитку шкільної і вузівської освіти; - розроблена методика викладання теоретичного курсу та виконання лабораторних робіт і практикуму з радіоелектроніки у школі і вузі.

Практичне значення роботи полягає у створенні системи вивчення радіоелектроніки у загальноосвітній школі та педагогічному вузі; внесенні ефективних змін у структуру і методику вивчення радіоелектроніки як засобу формування фізичних і технічних знань для різних спеціальностей педагогічних вузів; розробленні програм для роботи учнів середніх загальноосвітніх шкіл у галузі радіоелектроніки; розробці і написанні методичних посібників і рекомендацій з фізичних основ радіоелектроніки, електронних основ інформатики і обчислювальної техніки для студентів і учнів; підготовці комп'ютерного варіанту методичних порад до виконання випереджаючих лабораторних робіт і мультимедійного посібника для вивчення теоретичного курсу; розробці програми та практичних порад до виконання навчально-демонстраційного експерименту та комп'ютерного моделювання процесів у радіоелектронних схемах; виконанні психолого-педагогічного і методичного обґрунтування використання універсальних блочно-модульних пристроїв типу “Електрорадіотехніка” для лабораторних робіт у школах та вузах; виробленні методики навчального експерименту.

Вірогідність одержаних результатів та їх обгрунтування підтверджується різнобічною апробацією основних положень, узагальненою статистичною обробкою, кількістю учасників експерименту, а також обговоренням досліджень на наукових конференціях, особистою участю автора і незалежних експертів у проведенні експериментів.

Особистий внесок автора у одержання наукових результатів підтверджується:

- власним концептуальним підходом до розв'язання проблеми вивчення радіоелектроніки у школі і педагогічному вузі, особисто визначеними загальними засадами ролі і місця складових системи навчання радіоелектроніки у формуванні фізичних і технічних знань учнів і студентів;

- власними ідеями і методичними розробками у створенні дидактичної системи вивчення курсу радіоелектроніки у загальноосвітніх школах та педагогічних вузах;

- особистим визначенням загальних засад дослідження, обгрунтуванням шляхів і методів реалізації результатів наукового пошуку;

- участю у виконанні держбюджетних науково-дослідницьких робіт Державної національної програми “Освіта: Україна ХХІ століття” за тематикою “Розробка системи навчання з курсу фізики для студентів педагогічно-індустріальних і загальнотехнічних факультетів педагогічних вузів (№ державної реєстрації 0198U001734) та “Методичне забезпечення вивчення фізико-технічних дисциплін при підготовці вчителів трудового навчання” (№ державної реєстрації 0100U06886), що виконувалися у Національному педагогічному університеті імені М.П.Драгоманова на замовлення Міністерства освіти і науки України;

- розробкою теоретичних основ та створенням навчально-демонстраційного та навчально-лабораторного комплексу з радіоелектроніки для середніх загальноосвітніх і вищих педагогічних навчальних закладів;

- розробкою комп'ютерних і мультимедійних навчально-методичних посібників для студентів педагогічних вузів;

- публікацією монографії за тематикою досліджень обсягом 20,5 друкованих аркушів;

- особистою участю у написанні методичних посібників з курсу загальної фізики розділу “Електрика і магнетизм”, де розглянуті радіоелектронні процеси у контексті поглибленого аналізу фізичних закономірностей (частка автора становить 14 друкованих аркушів).

Апробація і впровадження результатів дослідження. Основні результати дослідження обговорювалися на міжнародних і республіканських науково-практичних конференціях з проблем удосконалення професійної підготовки вчителів фізики: “Науково-педагогічні проблеми підготовки вчителя у вузі” - Київ, 1991; “Розвиток наукової діяльності студентів на основі експериментальних досліджень у галузі теплофізики твердих дисперсних систем” - Київ, 1992; “Впровадження рейтингової системи оцінювання знань студентів” - Київ, 1994; “Шляхи удосконалення фундаментальної і професійної підготовки вчителів фізики” - 1996, 1999; “Проблеми трудової і професійної підготовки” - Слов'янськ, 1997; “Удосконалення навчання фізики у вищій школі в умовах ступеневої освіти” - Київ, 1998; “Педагогічні іновації: ідеї, реалії, перспективи” - Суми, 1998; “Дидактичні принципи освіти в Україні” - Чернігів, 1998; “Актуальні проблеми фізики напівпровідників” - Дрогобич, 1999; “Особливості змісту, форм та методів навчання фізики” - Рівне, 1999; “Фундаментальна та професійна підготовка фахівців з фізики” - Київ, 2000, 2002, - Миколаїв, 1999, 2001, 2003; “Spectroscopy of Molecules and Crystals” - Одеса, 1999; “Актуальні проблеми викладання та навчання фізики у вищих освітніх закладах” - Львів, 1999; “Психолого-педагогічні проблеми підготовки вчительських кадрів в умовах трансформації суспільства” - Київ, 2000; “Проблеми дидактики фізики в загальноосвітній школі” - Умань, 2001; “М.В.Остроградський - видатний математик, механік і педагог” - Полтава, 2001; “Стратегічні проблеми формування змісту курсів фізики та астрономії в системі загальної середньої освіти” - Львів, 2002; “Проблеми вищої педагогічної освіти у світлі рішень ІІ Всеукраїнського з'їзду працівників освіти” - Київ, 2002; “Проблеми дидактики фізики основної школи” - Умань, 2003; “Методологічні принципи формування фізичних знань учнів і професійних якостей майбутніх вчителів фізики та астрономії” - Кам'янець-Подільський, 2003 та на щорічних звітних наукових конференціях НПУ імені М.П.Драгоманова.

Результати досліджень реалізовані у вигляді нових методичних рекомендацій, навчальних і навчально-контролюючих програм із підтримкою комп'ютерних і телевізійних систем; навчально-експериментальних блочно-модульних лабораторних комплексів. Ряд наукових ідей автора впроваджені у навчальний процес шкіл і вузів України, знайшли відображення і розвиток у наукових, курсових, дипломних, кваліфікаційних і дисертаційних роботах. Результати експерименту пройшли апробацію і підтверджені довідками про впровадження науково-дослідницької роботи у навчальний процес.

Автором дисертаційного дослідження опубліковані: монографія, 6 навчально-методичних посібників, 11 методичних рекомендацій і розробок, 49 статей, 17 тез конференцій, матеріали яких виголошувалися на наукових конференціях і курсах підвищення кваліфікації вчителів та інженерно-технічного персоналу. Усього по темі дисертації опубліковано 77 робіт загальним обсягом 108,42 друкованих аркушів, з яких 15 надруковано автором одноосібно.

Експериментальною базою дослідження є вищі педагогічні заклади - Національний педагогічний університет імені М.П.Драгоманова, Переяслав-Хмельницький педагогічний університет ім. Г.Сковороди, Тернопільський державний педагогічний університет ім. В.Гнатюка, Вінницький державний педагогічний університет ім. М.Коцюбинського, Криворізький державний педагогічний університет, Луганський державний педагогічний університет ім. Т.Г.Шевченка, Львівський Національний університет ”Львівська політехніка”, Глухівський державний педагогічний університет, Миколаївський державний університет, а також середні загальноосвітні заклади - школи м. Києва, Київської та Черкаської областей.

Дослідження проводилися поетапно, у відповідності до логіки виконання етапів експерименту і написання навчально-методичних робіт і посібників.

Структура і оюсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, п'яти розділів, висновкив, списку використаних джерел і додатків. Загальний обсяг дисертації 523 сторінки. З них 353 с. - основний текст, 32с. - список літератури із 429 найменувань, 13 таблиць, 33 малюнки, 91с. - додатки.

Основний зміст дисертації

У вступі обгрунтовано актуальність і доцільність дослідження обраної проблеми, вибір об'єкта, предмета; сформульовано мету, концепцію, гіпотезу і завдання дослідження; розкрито методичні основи дослідження, наукову новизну, теоретичне та практичне значення; вказаний особистий внесок автора; підтверджується вірогідність отриманих результатів; повідомляється про форми і методологію проведення експерименту та практичне впровадження розробки; характеризується структура роботи та доробок автора з даної теми.

У першому розділі “Психолого-педагогічні та суспільно-економічні основи вивчення радіоелектроніки” аналізуються тенденції, проблеми і перспективи розвитку освіти в нових соціально-економічних умовах, значення фізики і радіоелектроніки у системі освіти. Зазначається, що створення конкурентноздатних технологій вимагає ефективних систем вивчення фізико-технічних дисциплін, підвищення рівня знань у галузі радіоелектроніки. Поряд з цим, вивчення радіоелектроніки у школах та педагогічних вузах не забезпечує належної репрезентації цієї важливої галузі нових виробничих технологій.

Проте, очевидно, що фундамент науково-технічного прогресу закладається через рівень і розвиток системи освіти і, зокрема, фахову підготовку вчителів фізики та інтегрованих з фізикою технічних дисциплін з урахуванням рівня вимог нової освітньої доктрини. Можна стверджувати, що майбутнє країни визначається тим, якою є система освіти сьогодні.

Ректроспективний аналіз навчальних планів фізико-математичних факультетів педагогічних вузів України з 1921 по 2001 рік вказує на те, що періодам науково-технічного прогресу держави передував період підвищеної уваги до фахової підготовки вчителів фізики. На вивчення фізико-технічних дисциплін у такий період відводилося 4850% навчальних годин, зокрема, на електрорадіотехніку - 68%. В останні роки ці показники становлять 28% і 4% відповідно. З початку 90-х років намітилась тенденція до скорочення годин на вивчення фізики і астрономії та виробничого навчання у середніх загальноосвітніх школах. Не забезпечується профільне професійно орієнтоване навчання, зокрема, з високотехнічних навчальних предметів, одним з яким є радіоелектроніка. Поряд з цим відмічається вагомий і ефективний вклад удосконаленої системи освіти у розвиток виробництва індустріально розвинених держав, що спричинило інтенсивний розвиток електронної промисловості, якісно нових технологій, зокрема, нанотехнологій.

У розділі зазначено, що вивчення радіоелектроніки як засобу формування фізичних і технічних знань учнів загальноосвітніх шкіл і студентів педагогічних вузів можливе лише у контексті міжпредметних взаємозв'язків.

Структурно-логічна схема міжпредметних зв'язків при формуванні фізичних і технічних знань учнів загальноосвітніх і вищих педагогічних навчальних закладів спирається за своєю побудовою на курси загальної, теоретичної і прикладної фізики та курси загальнотехнічних дисциплін. Форми апробації, реалізації і закріплення знань вбачаються нами через наукову роботу, гуртки, факультативи, написання курсових, дипломних і кваліфікаційних експериментальних робіт. У цій структурі, як засвідчує практика, радіоелектроніка є домінантним елементом, який пов'язує всі теоретичні і експериментальні її компоненти.

Вивчення радіоелектроніки у школі і педагогічному вузі є багатогранним за формою і носить подвійний зміст. З одного боку, радіоелектроніка сприяє наочному реальному представленню фізичних законів у фізико-технічних процесах в цілому, що покращує розуміння фундаментальних наук і збагачує процес пізнання. З іншого боку, радіоелектроніка є ефективним і науково важливим елементом освіти як експериментальна база і засіб політехнічної підготовки студентів (учнів).

Фізичні знання дають можливість глибше зрозуміти принципи роботи вузлів і блоків, які наявні у радіотехнічних пристроях і системах. В той же час, наочне застосування абстрагованих фізичних закономірностей, понять і процесів, що проявляються на практиці у реальних технічних системах, доповнює і систематизує набуті знання з фізики, формуючи тим самим світоглядний і фаховий рівень спеціалістів. Органічне поєднання знань, набутих при вивченні різних предметів, та глибоке розуміння існуючих між ними зв'язків допомагає учням усвідомити фундаментальні закони природи.

Проте, у шкільному навчальному процесі при вивченні основ радіоелектроніки як окремого навчального предмета через гуртки технічної творчості, факультативи, навчальний предмет з основ виробництва відмічається ряд проблем і протиріч. До них можна віднести: відсутність у середніх загальноосвітніх школах відповідних типових навчальних приміщень; обмеженість матеріальної і навчально-методичної бази; в) недостатній кваліфікаційний рівень вчителів у організації гурткової, факультативної та наукової роботи.

Перші дві проблеми, можна розв'язати за рахунок створення елементарних умов - кабінетів та методичних куточків радіоелектроніки на рівні навчальних майстерень чи фізкабінетів, наповнивши їх побутовим технічним оснащенням і аматорськими методичними засобами, запропонованими нами універсальними навчальними приладами або на базі профільних навчально-виховних комплексів. Вирішення ж проблеми підготовки кваліфікованих організаторів позакласної роботи з радіоелектроніки бачиться в удосконаленні системи фахової та професійної спрямованості вивчення радіоелектроніки у педагогічному вузі при підготовці вчителів фізики та загальнотехнічних дисциплін. У розділі нами розроблена структура такої підготовки. Мета побудови структури - якісна організація вивчення радіоелектроніки у школі, а також професійно орієнтованого навчання учнів у профільних педагогічних класах, що сприяє усвідомленому вибору майбутньої професії, в тому числі учителя фізики.

Таким чином, для проектування та побудови навчального предмету “Радіоелектроніка” майбутньому вчителю фізики або виробничих технологій і основ виробництва необхідно володіти організаційними методами, формами і засобами навчання, здійснювати рівневий відбір змісту курсів, мати достатні навички експериментально-практичної роботи.

Побудова системи навчання радіоелектроніки у основній і старшій загальноосвітніх школах та вищих педагогічних навчальних закладах може бути сформована лише з урахуванням результатів психолого-педагогічних пошуків шляхів удосконалення змісту навчання, активізації пізнавальної діяльності, організації самостійної роботи. Ці питання розглядаються у наступних розділах дисертації.

У другому розділі “Науково-методичні основи формування змісту навчання радіоелектроніки у середніх загальноосвітніх та вищих педагогічних навчальних закладах” розроблені дидактичні принципи удосконалення класичних і впровадження іноваційних технологій навчання радіоелектроніки в основній та старшій загальноосвітній школах та педагогічних навчальних закладах. Зазначається, що в основі задекларованих у ряді робіт нових підходів до навчання радіоелектроніки лежить стара методологія, оскільки переважає традиційна схема засвоєння матеріалу через сприймання інформації, запам'ятовування і вербальне відтворення. У навчальному процесі випадає основна ланка - діяльність суб'єкта навчання як системно утворюючого фактору.

Нові методологічні основи, на яких базуються сучасні дидактичні принципи, можуть бути сформовані лише на грунтовних психолого-педагогічних дослідженнях, за якими розвивається діяльнісний підхід до навчання і розглядаються нові механізми процесів засвоєння.

Згідно принципів діяльнісного підходу знання засвоюються внаслідок усвідомленої діяльності суб'єкта навчання, а саме пізнання предмету навчання набуває форми дослідження об'єкта. Оцінкою рівня засвоєння є діяльність, достатня для розв'язання конкретної задачі, а також така, що виробляє певні алгоритми умінь і навичок при розв'язанні подібних задач.

У роботі проаналізовано перспективні можливості використання інформаційних технологій у вивченні радіоелектроніки. На комп'ютери покладено такі функції: графіка і моделювання радіоелектронних схем; моделювання швидкоплинних процесів у блоках і вузлах радіоелектронних пристроїв; діагностика знань; впровадження системи дистанційного навчання; розрахунки.

Комп'ютерний доступ до теоретичної і практичної інформації з радіоелектроніки вимагає зміни схеми навчання у формі спілкування викладач-студент, а також у організації самостійної роботи. Студенти, користуючись методичними рекомендаціями і навчальними програмами, самостійно розраховують і складають радіоелектронні кола, розробляють та аналізують схеми, які реалізують при виконанні лабораторного практикуму, моделюють радіотехнічні процеси і вивчають фізичні закономірності, що характеризують ці процеси. Використання багатоетапного допуску до лабораторних робіт з комп'ютерною оцінкою знань та персональним аналізом дій студента при обговоренні виконаних робіт дає можливість: 1) диференціювати завдання за рівнем знань та за категорією фаху, в залежності від рівня складності та практичної спрямованості; 2) визначити рейтингову оцінку знань. При такій формі індивідуальної роботи реалізується принцип розвиваючого навчання.

У діалозі з комп'ютером студенти здатні здійснити оптимальний вибір реалізації завдання, вибір приладів, їх розміщення у схемах, моделювання процесів, побудову графіків залежностей вимірювальних величин та розрахунок параметрів, що дозволяє кардинально змінити систему підготовки, підвищує її ефективність, сприяє інтелектуалізації самого процесу. На викладача при цьому покладаються консультаційні функції.

З метою реалізації цього завдання застосовувалась програма Electronics Workbench, версія 2 та 4, за якою студенти імітують складання експериментальних схем за допомогою стандартного набору деталей, спостерігаючи процес на екрані дисплею, а також віртуальні дослідження процесів у цих схемах, використавши відповідні вимірювальні прилади, що є у банку даних. Після цього студенти виконують завдання, користуючись лабораторними платами і приладами, порівнюють одержані результати. Авторською програмою врахована можливість спостереження стаціонарних і динамічних процесів, а також зміни режимів роботи підсилювача у залежності від змін фізичних параметрів сигналу та деталей системи. Передбачено спостереження неперервних і дискретних процесів, впливу зовнішніх факторів на фізичні закономірності і характеристики підсилювачів.

У розділі підтверджена ефективність використання комп'ютерної графіки, посібників і розробок у процесі пізнання, підвищення ступеня сприймання складних взаємодій.

Впровадження інформаційних технологій при вивченні радіоелектронних дисциплін дає можливість ефективно розв'язати ряд методичних завдань. Використання комп'ютерних засобів навчання, зокрема мультимедійних посібників, значно спрощує процес самостійної підготовки студентів з теоретичного курсу завдяки можливості користування опорними конспектами з окремих тем, які наявні в банку даних персонального комп'ютера.

Оцінюючи рівень сприймання теоретичного курсу з радіоелектроніки студентами фізико-математичного та загально-технічного факультетів при використанні різних засобів наочності за допомогою коефіцієнтів відтворення та сприймання, можна стверджувати, що підвищення середнього значення коефіцієнта відтворення фактичного матеріалу при використанні традиційних засобів наочності лежить в межах 5-7%. При систематичному використанні демонстраційного експерименту коефіцієнт сприймання підвищується на 9-11%. Проте, зростання коефіцієнта сприймання не є адекватним росту коефіцієнта відтворення.

Можна твердити, що якість знань та практична підготовка студентів і учнів з радіоелектроніки перебувають у прямій залежності від якості навчального експерименту, його ергономічності. Цінність класичних експериментів у тому, що вони дають можливість спостерігати явища і процеси в системах у реальному вимірі, здійснювати вимірювання приладами, що потребують навичок користування, виконувати реальні маніпуляції. Це дозволяє реалізувати завдання підготовки студентів як майбутніх керівників учнівських експериментальних робіт.

Пройшовши трансформування під впливом педагогічної практики, навчальний експеримент відтворився у цілісній системі дидактичних форм. Під системою навчального експерименту слід розуміти сукупність взаємозв'язаних елементів навчального обладнання, методів і методичних прийомів, що відповідають домінанті дидактичної концепції пізнання.

У сукупності форм навчального експерименту з радіоелектроніки можна означити деякі окремі види: демонстраційний лекційний експеримент; фронтальні лабораторні роботи; випереджуючі пошукові лабораторні роботи, що базуються на знаннях з фізики, та роботи дослідницького характеру; лабораторний практикум; експериментально-розрахункові роботи і конструювальні; експериментально-методичні роботи у рамках факультету допоміжних педагогічних професій.

Обсяг робіт навчального експерименту може бути реалізований за умови достатньої технічної бази. Представлений у розділі універсальний лабораторно-демонстраційний комплекс відповідає дидактичним вимогам до приладів такого класу і дозволяє компенсувати дефіцит навчального обладнання при виконанні експериментів з фізики і радіоелектроніки.

Розвиток та утвердження сучасних технологій навчання пов'язані зі зміною акцентів у теорії і методиці навчання під впливом тривалих наукових і емпіричних пошуків, направлених на інтенсифікацію навчального процесу та подолання соціального, економічного, структурного, детермінантного характеру в системі освіти.

Психолого-педагогічні дослідження нових моделей навчання підтверджують необхідність дуалістичних принципів у навчальному процесі, за якими діяльність викладача і студента в однаковій мірі спрямована на позитивний результат.

Іноваційні технології, підкріплені дидактичними дослідженнями, є ефективним джерелом удосконалення навчального процесу. При цьому підвищуються функції суб'єкта навчання у сприйманні і закріпленні знань, його діяльнісна активність і самостійність у роботі.

Самостійна робота як складна система організації навчального процесу може реалізуватися у присутності викладача і під його контролем на лекціях, лабораторних і практичних заняттях. Самостійну роботу суб'єкта навчання з дидактичної і психологічної точки зору слід трактувати, як самостійну розумову діяльність у різних формах.

При вивченні радіоелектронних процесів на перше місце варто ставити керовану, програмовану самостійну діяльність, оскільки суто самостійна форма пізнання у радіоелектроніці є проблематичною. Це пов'язано з тим, що в електронних системах відбуваються інтегровані процеси, які за своєю складністю важко сприймаються самостійно.

У даному розділі дисертації зроблено огляд існуючих нових сервісних програм освіти, зокрема дистанційного навчання, представлені мультимідійні посібники, тестові завдання, інформаційні блоки для подальшого їх використання у цій навчальній структурі.

При формуванні системи вивчення курсу “Радіоелектроніка і електронні системи” у школі і педагогічному вузі за ступеневим принципом оцінені психолого-фізіологічні особливості розвитку здібностей учнів і студентів. Сформульовані у результаті досліджень критерії та моделі, що визначають ступені підготовки різних категорій суб'єктів навчання радіоелектроніки. Розроблено науково-методичну, психолого-фізіологічно обгрунтовану концепцію змісту навчання радіоелектроніки як неперервного конгнітивного процесу в основній і старшій загальноосвітній школах та вищих педагогічних навчальних закладах з урахуванням дидактичних вимог до шкільної і вузівської освіти. Доведено, що учні 5 - 8 класів основної школи цілком спроможні засвоїти основи радіоелектроніки за умови вибору адекватних форм і методів навчання.

Методологічно важливим у фаховій підготовці студентів фізичних спеціальностей є правильне оперування фізичними поняттями, термінами і законами при розгляді процесів і закономірностей у радіоелектронних колах. Формування понять в радіоелектроніці пов'язані з певними труднощами, так як ряд означень і традиційно вживаних понять, якими користуються у радіоелектроніці та радіотехніці не є адекватними тим фізичним процесам, що протікають у радіоелектронних системах. Тим не менш, чітке дотримання фізичних тлумачень процесів, що протікають у радіоелектронних системах, сприяє правильному розумінню та формуванню фізичних і технічних знань через вивчення радіоелектроніки.

Основу методів навчання становить певна система, яка забезпечує теоретичні і практичні форми навчання, тобто управління навчальною діяльністю. Функція управління навчанням пов'язана з розширенням сфери використання засобів інформаційних технологій в освітньому процесі з урахуванням можливості зменшення вікового цензу суб'єктів навчання та розширення доступу до інформації при індивідуальному навчанні.

При формуванні системи управління навчальним процесом були враховані ряд компонент: науковість, цілеспрямованість, діловитість; гуманізм і демократизм; системність і цілісність засобів; єдність персонального і колективного; раціональне поєднання адміністрування та ініціативи і демократизації; діагностика, об'єктивність і повнота інформації.

Таким чином, у розділі оцінені роль і місце внутрішньої і зовнішньої системи управління як засобу оптимізації вивчення радіоелектроніки у фаховій підготовці вчителів фізики, споріднених з фізикою дисциплін та вчителів виробничих технологій.

У межах з'ясування питання розділу вироблені концептуальні положення формування змісту навчання радіоелектроніки у загальній структурі забезпечення фізичних і технічних знань при навчанні у загальноосвітній школі та вищому педагогічному закладі.

У третьому розділі “Концепція модифікації структури курсу радіоелектроніки як засобу формування фізичних і технічних знань учнів загальноосвітніх шкіл та студентів вищих педагогічних навчальних закладів” обґрунтовано необхідність модифікації навчального предмету “Радіоелектроніка” з метою більш ефективного впливу на системні асоціативні зв'язки і процеси та форми мислення при формуванні фізичних і технічних знань суб'єктів навчання.

За існуючої системи навчання у загальноосвітніх школах радіоелектроніка, як галузь науки і техніки, що є провідною у розвитку іноваційних виробничих технологій і пов'язана з фізико-технічними процесами у шкільних курсах трудового та виробничого навчання не вивчається. Лише у шкільному курсі фізики інформативно розглядаються теоретичні основи практичного використання фізичних законів і закономірностей, зокрема у радіоелектроніці. Програма навчання з фізики лише частково охоплює питання радіоелектроніки, а тому основний акцент і ставиться на роботу в гуртках технічної творчості, факультативах та позашкільних молодіжних науково-технічних творчих закладах. Постановами Кабінету Міністрів України від 6.04.2001 року за № 483 та від 28.03.2002 р. за № 378 передбачено розвиток саме позашкільних навчальних закладів.

Експериментально доведено, що найефективнішою формою роботи є суб'єктно-дієвісний проблемно-діалоговий підхід, коли учень систематично працюючи поряд з викладачем набуває практичних навичок, контролює, творить, добивається функціонування змонтованих блоків та приладів.

При формуванні системи вивчення радіоелектроніки у школі і педагогічному вузі необхідна оцінка психолого-фізіологічні особливостей розвитку здібностей учнів і студентів, знання ними базових предметів. Учні 5 -8 класів внаслідок фізіологічних особливостей ставляться до розумової праці цілком індиферентно. При широких рамках зацікавленості різними галузями науки і техніки, зокрема радіоелектроніки, їх уявлення про фізичні процеси досить загальні і поверхові. Знання і захоплення учнів старших класів достатньо систематизовані і змістовні. У них формуються локальні внутрішні асоціації та міжпредметні асоціативні зв'язки, проявляється здатність до емпіричних і аналітичних узагальнень, заучування фактів і понять. У старшій школі навчальна діяльність характеризується селективністю, підвищеною вимогливістю, фаховою орієнтацією, розвитком теоретичного мислення, абстрактних підходів. Поряд з цим, існують певні труднощі при користуванні узагальненими поняттями у процесі пізнання оточуючого середовища. Для цього віку характерним є утворення складних асоціацій.

Основними психолого-педагогічними аспектами системи вивчення радіоелектроніки в школі є: а) фахова спрямованість у політехнічній підготовці; б) практичне відображення фізичних законів у радіотехнічних процесах; в) прикладна функція радіоелектроніки для ефективного сприймання, засвоєння і розуміння фізичних закономірностей; г) результативність процесу навчання в області радіоелектроніки, оскільки учні якнайшвидше хочуть побачити результати своєї діяльності; д) недостатня теоретична підготовка та інформованість, побутове сприймання складних радіоелектронних приладів; є) необхідність постійної підтримки інтересу до вивчення предмету з боку викладачів.

Студенти вузу є фізично, психологічно і духовно сформованими особистостями з аналітично-синтезним мисленням, умінням практично оцінювати факти, мотивованим соціально-адаптованим фахово-орієнтованим вибором системи навчання.

У розділі сформовані критерії рівня знань, умінь і навичок з радіоелектроніки, що визначають фахову підготовку вчителів фізики та інтегрованих з фізикою дисциплін. До них, зокрема, внесено знання фізичних закономірностей і процесів в колах змінного і постійного струмів, фізична сутність функціонування електронних систем, елементи цифрової електроніки, мікроелектроніки і напівпровідникових приладів, електронних системах, електронно-обчислювальної техніки, а також уміння аналізувати на базі знань з фізики процеси у радіоелектронних приладах, складати радіоелектронні схеми, використовувати радіотехнічні вимірювання, організовувати гурткову і наукову роботу учнів тощо.