АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук
Формирование современного научного мировоззрения будущего учителя при обучении физике на основе идей синергетики
13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания (физика, уровень профессионального образования)
Васева Елена Сергеевна
Екатеринбург - 2012
1. Общая характеристика работы
Актуальность исследования. В настоящее время система образования России находится в состоянии модернизации, приоритетным направлением которой является усиление воспитывающего воздействия процесса обучения. Одной из основных целей этого процесса является формирование научного мировоззрения выпускников учебных заведений.
Особую роль в формировании научного мировоззрения учащихся занимает физика, так как она раскрывает наиболее общие законы природы и в ее содержании рассматриваются общефилософские категории (материя и движение, пространство и время, причина и следствие и др.). Обучение физике в школе, соответствующее современным требованиям, во многом зависит от уровня подготовки педагогических кадров в системе высшего образования. В своей работе учитель физики проявляет субъективное понимание окружающей действительности, что влияет на процесс становления научного мировоззрения школьников. Поэтому проблема формирования мировоззрения приобретает особую значимость при подготовке будущего учителя физики.
Мировоззрение включает систему взглядов о мире, высший уровень обобщения и систематизации которых представляет собой научную картину мира. При изучении физики формируется частнонаучная картина мира, являющаяся базой общенаучной картины мира, с учетом принципов которой современное мировоззрение можно охарактеризовать как эволюционное, нелинейное, интегративное. По мере развития познания и практики происходит смена научных картин мира, которые строятся на основе общепринятых на определенном этапе истории науки фундаментальных теорий. Одной из таких теорий современной научной картины мира является синергетика.
Предметом исследований синергетики являются механизмы самоорганизации в сложных открытых системах, математические модели которых имеют вид нелинейных уравнений. Аналитическое решение нелинейных уравнений затруднено, а порой невозможно, поэтому универсальным средством проведения исследований становится вычислительный эксперимент.
Включение в содержание обучения физике идей, методов, подходов синергетики и методологии физического познания на основе математического моделирования с последующим изучением моделей в вычислительном эксперименте является необходимым условием формирования современного научного мировоззрения будущего учителя физики.
Формирование научного мировоззрения в процессе обучения физике исследовалась Г.М. Голиным, В.Ф. Ефименко, С.Е. Каменецким, В.Н. Мощанским, B.В. Мултановским, Н.В. Шароновой. Однако, развитие физики, обновление государственных образовательных стандартов, совершенствование технических средств обучения потребовало пересмотра содержательного и методологического аспектов проблемы.
В научных исследованиях последнего десятилетия Е.Г. Светич и Е.Б. Якимовой рассмотрены вопросы методики формирования мировоззрения учащихся старшей профильной школы при обучении физике с учетом синергетической концепции, в работе А.П. Лешукова обсуждаются концептуальные основы формирования научного мировоззрения будущих учителей физики в процессе преподавания специальных дисциплин с учетом современных научных тенденций. Тем не менее, можно отметить, что создание методической системы обучения физике на основе идей синергетики не являлось целью научно-педагогических исследований.
Между тем, потребность в таком исследовании явно диктуется необходимостью совершенствования научно-педагогического и методического обеспечения процесса обучения физике, обусловливающего формирование современного научного мировоззрения.
Анализ научной, методической и учебной литературы по проблеме исследования позволил выделить ряд противоречий:
- на социально-педагогическом уровне: между требованиями, предъявляемыми обществом к учителю, который должен обладать мировоззрением, адекватным современной научной картине мира, и недостаточной ориентацией образовательного процесса в педагогическом вузе на реализацию этих требований;
- на научно-педагогическом уровне: между необходимостью обеспечения ориентации образовательного процесса в педагогическом вузе на формирование современного научного мировоззрения будущего учителя физики и недостаточной разработанностью в педагогической теории содержательно-процессуальных условий его формирования;
- на научно-методическом уровне: между дидактическим потенциалом идей и методов синергетики в содержании обучения физике для формирования современного научного мировоззрения будущего учителя физики, и недостаточной ориентацией научно-методического обеспечения учебного процесса на его реализацию.
Выявленные противоречия обусловливают актуальность исследования и определяют его проблему: как должен быть организован процесс обучения физике на основе идей синергетики, чтобы он обеспечивал формирование современного научного мировоззрения?
Объективная необходимость разрешения обозначенной проблемы, недостаточная теоретическая и практическая ее разработанность определили тему исследования: «Формирование современного научного мировоззрения будущего учителя при обучении физике на основе идей синергетики».
Объект исследования: процесс подготовки будущих учителей физики в педагогическом вузе.
Предмет исследования: формирование современного научного мировоззрения студентов при обучении физике.
Цель исследования состоит в теоретическом обосновании и разработке методической системы обучения физике на основе идей синергетики, реализация которой обеспечит формирование современного научного мировоззрения будущего учителя.
Для достижения поставленной цели мы руководствовались следующей гипотезой: формирование современного научного мировоззрения будущего учителя физики будет результативным, если разработать методическую систему обучения физике на основе идей синергетики, использование которой обеспечит выполнение следующих условий:
- в содержании традиционных курсов физики будут раскрыты закономерности функционирования нелинейных систем, а обобщение знаний о механизмах возникновения явлений самоорганизации в сложных нелинейных системах реализовано в форме элективного курса;
- основной формой самостоятельной работы студентов должна стать исследовательская деятельность, основанная на использовании технологии вычислительного эксперимента.
Исходя из цели и гипотезы, были сформулированы следующие задачи исследования:
1. Провести анализ научной, учебно-методической, психолого-педагогической и нормативной литературы с целью определения содержательно-процессуальных условий формирования современного научного мировоззрения будущих учителей в процессе обучения физике.
2. Выделить дидактические основания и систему критериев отбора содержания обучения физике на основе синергетической концепции для формирования современного научного мировоззрения.
3. Разработать методическую систему обучения физике на основе идей синергетики, использование которой обеспечит формирование современного научного мировоззрения будущего учителя физики.
4. Разработать диагностический инструментарий проверки результативности реализации методической системы обучения физике на основе идей синергетики.
5. Провести экспериментальную проверку результативности реализации предложенной методической системы, направленной на формирование современного научного мировоззрения будущего учителя физики.
Методологической основой исследования являются:
- философско-методологические исследования по истории и философии науки и образования (В.В. Ильин, И.С. Кон, В.П. Кохановский, В.С. Степин);
- теория формирования содержания образования и организации учебного процесса (Ю.К. Бабанский, В.П. Беспалько, В.С. Леднев, П.И. Пидкасистый).
Теоретическую основу исследования составляют:
- работы по проблеме совершенствования профессиональной подготовки студентов высших учебных заведений (А.В. Коржуев, В.А. Попков, Д.В. Чернилевский, Т.Н. Шамало);
- труды в области теории и методики обучения физике в аспекте формирования естественнонаучного мировоззрения (В.Ф. Ефименко, В.Г. Иванов, В.Н. Мощанский, В.В. Мултановский, Н.В. Шаронова);
- теория нелинейных колебаний (А.А. Андронов, А.А. Витт, С.П. Кузнецов, С.Э. Хайкин);
- разработки в области теории систем и синергетики (С.П. Курдюмов, Г.Г. Малинецкий, Н.Н. Моисеев, И. Пригожин, Г. Хакен);
- работы по вопросам методологии математического моделирования и вычислительного эксперимента (В.В. Майер, А.П. Михайлов, С.Е. Попов, А.А. Самарский);
- работы по проблемам организации, проведения и представления результатов педагогического эксперимента (В.И. Загвязинский, Д.А. Новиков, Е.В. Сидоренко, Б.Е. Стариченко).
Решение поставленных задач и проверка гипотезы осуществлялась с использованием следующих методов исследования:
- теоретические (анализ и обобщение философской, научно-педагогической, методической, специальной литературы, нормативных документов, материалов научно-практических конференций; анализ и сравнение государственных образовательных стандартов и учебных программ, учебных пособий и методических материалов для высших учебных заведений и школы; исследование научных оснований теории самоорганизации);
- эмпирические (анкетирование учителей и преподавателей физики, беседа, тестирование студентов, метод экспертных оценок, наблюдение за учебным процессом, мониторинг, педагогический эксперимент);
- методы математической статистики обработки экспериментальных данных и их интерпретации.
Организация исследования. Исследование проводилось с 2005 по 2012 гг. на базе Нижнетагильской государственной социально-педагогической академии и включало несколько этапов.
На первом этапе (2005-2007 гг.) был выполнен анализ нормативных документов, программ и стандартов, касающихся высшего педагогического образования, а также педагогической и методической литературы с целью констатации факта наличия проблемы, связанной с отражением в содержании обучения физике современных физических идей и теорий. В процессе констатирующего эксперимента была обоснована необходимость усовершенствования подготовки будущих учителей путем введения в содержание обучения физике изучения теоретических и методологических оснований синергетики. Определен фактический уровень сформированности системы обобщенных знаний, соответствующих современной научной картине мира у студентов педагогических вузов.
На втором этапе (2007-2009 гг.) проанализированы научные основания теории самоорганизации, часть которых в дальнейшем включена в содержание обучения физике. Разрабатывались элементы методической системы обучения физике на основе идей синергетики.
На третьем этапе (2009-2012 гг.) проводился формирующий эксперимент, направленный на внедрение разработанной методической системы в учебный процесс и определение ее влияния на уровень сформированности системы обобщенных знаний, взглядов и убеждений, свойств диалектического мышления, соответствующих современному научному мировоззрению. Проводился комплексный анализ педагогического эксперимента, формулирование выводов исследования и оформление текста диссертации.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
1. В отличие от работ А.П. Лешукова (в которой элементы синергетики предлагается включать в различные разделы курса физики), Е.Б. Якимовой, Е.Г. Светич (в которых исследовалась проблема обучения физике учащихся старшей профильной школы с учетом синергетической концепции) в настоящем исследовании обоснована необходимость изучения закономерностей функционирования нелинейных систем в содержании традиционных курсов с последующим рассмотрением явлений самоорганизации в рамках обобщающего элективного курса и организации исследовательской деятельности студентов, основанной на технологии вычислительного эксперимента как условий формирования целостного современного научного мировоззрения будущего учителя физики.
2. Разработана методическая система обучения физике на основе синергетической концепции, которая включает:
- диагностируемые цели обучения, направленные на формирование современного научного мировоззрения будущего учителя;