Автореферат: Формирование современного научного мировоззрения будущего учителя при обучении физике на основе идей синергетики

Таблица 6 Уровни сформированности компонентов мировоззрения

Нами была разработана система заданий, в которую были включены вопросы по физике, распределенные по уровням.

Общее число студентов физико-математического факультета НТГСПА, принявших участие в педагогическом эксперименте, составило 166 человек; учителей физики общеобразовательных школ г. Нижнего Тагила и пригородного района и преподавателей НТГСПА - 40 человек.

В ходе констатирующего эксперимента было проведено анкетирование учителей и преподавателей общеобразовательных школ г. Нижнего Тагила, пригородного района и Нижнетагильской государственной социально-педагогической академии. В результате анализа анкет установлено, что респонденты считают уровень подготовки студентов в области формирования у них системы знаний, соответствующих современной научной картине мира, недостаточным (65 %); большая часть преподавателей отмечают влияние физических основ синергетики на формирование мировоззрения будущего учителя физики (77,5 %), и, вместе с тем, недостаточный уровень их отражения в содержании предметной подготовки (82,5 %).

С целью выявления фактического уровня сформированности компонентов мировоззрения, соответствующего современной научной картине мира, у студентов физико-математического факультета НТГСПА было проведено тестирование. Результаты показали, что студенты смогли выполнить лишь небольшую часть заданий (Таблица 7).

Таблица 7 Результаты выполнения заданий тестирования студентами

Результаты констатирующего эксперимента позволили сделать вывод о необходимости отражения в содержании обучения будущего учителя физики основных принципов, идей, методов синергетики.

На поисковом этапе эксперимента были обоснованы теоретические основания обучения физике на основе идей синергетики, разработана соответствующая методическая система.

На этом же этапе было выполнено пробное включение разработанной методической системы в учебный процесс студентов физико-математического факультета НТГСПА и выполнена ее корректировка.

Третий этап экспериментальной работы - формирующий эксперимент - был направлен на внедрение разработанной методической системы в учебный процесс и определение ее влияния на сформированность системы обобщенных знаний, взглядов и убеждений, диалектического мышления, соответствующих современному научному мировоззрению.

В работе были задействованы студенты физико-математического факультета НТГСПА (84 человека). Эксперимент проводился с предварительным и итоговым тестированием в экспериментальных и контрольных группах в течение двух лет. В экспериментальных группах была реализована разработанная методическая система. Студенты контрольных групп изучали основные идеи синергетики в рамках дисциплин «Молекулярная физика», «Естественнонаучная картина мира».

Студенты проходили тестирование, задания в котором разделены на три уровня (Таблица 6), по результатам которого можно оценить показатели сформированности системы обобщенных знаний, взглядов и убеждений, диалектического мышления, соответствующих современному научному мировоззрению. В исследовании использовалась шкала отношений - число правильно выполненных заданий каждым студентом, который мог получить от 0 до 9 баллов на каждом уровне.

Для доказательства обоснованности выбора контрольных и экспериментальных групп, для выявления динамики изменения показателей сформированности компонентов мировоззрения, с учетом того, что в нашем случае использована шкала отношений, мы воспользовались критерием Вилкоксона-Мана-Уитни. Гипотезы, которые при этом проверялись, были сформулированы следующим образом:

Н₀: Показатели сформированности компонентов мировоззрения у студентов контрольной и экспериментальной групп совпадают.

Н₁: Показатели сформированности компонентов мировоззрения у студентов контрольной и экспериментальной групп различны.

Расчеты были выполнены независимо для каждого уровня сформированности системы обобщенных знаний, взглядов и убеждений, развития диалектического мышления, т. е. в качестве шкал представлены уровни усвоения компонентов современного научного мировоззрения (I уровень, II уровень, III уровень). Первой выборкой считались результаты тестирования экспериментальной группы, второй выборкой - результаты тестирования контрольной. Для расчета эмпирического значения критерия Манна-Уитни для каждого элемента первой выборки было найдено число элементов второй выборки, которые превосходят его по своему значению. Сумма этих чисел определила эмпирическое значение критерия Манна-Уитни, с учетом значения которого, а также числа элементов в каждой выборке было найдено эмпирическое значение критерия Вилкоксона-Манна-Уитни. Полученные эмпирические значения критерия сравнивались с критическим значением (если , тогда характеристики рассматриваемых выборок совпадают с уровнем значимости 0.05, в противном случае достоверность различий рассматриваемых выборок составляет 95 %).

Полученные за два года результаты расчетов с достоверностью 95 % позволяют сделать вывод, что начальные характеристики контрольных и экспериментальных групп совпадают (по каждой шкале принята гипотеза Н₀), а конечные различаются (по каждой шкале принята гипотеза Н₁). Таким образом, можно утверждать, что результат изменений обусловлен именно реализацией экспериментальной методической системы, ее применение воспроизводимо обеспечивает формирование у будущих учителей физики компонентов современного научного мировоззрения.

На рисунке 1 представлены результаты тестирования после эксперимента в контрольных и экспериментальных группах - среднее количество правильно выполненных заданий, относящихся к определенному уровню сформированности компонентов мировоззрения.

Рис. 1. Среднее количество правильно выполненных заданий после эксперимента, по уровням сформированности компонентов мировоззрения в КГ и ЭГ

обучение мировоззрение физика синергетический

Для оценки статистической значимости различий между результатами тестирования в экспериментальной группе применялся U-критерий Манна-Уитни. Гипотезы, которые при этом проверялись, были сформулированы следующим образом:

Н₀: Показатели сформированности компонентов мировоззрения студентов после реализации методической системы не выше показателей до ее реализации.

Н₁: Показатели сформированности компонентов мировоззрения после реализации методической системы выше показателей до ее реализации.

Первой и второй выборкой считались результаты тестирования в экспериментальной группе соответственно до и после использования методической системы. Для каждой выборки по определенным правилам была рассчитана ранговая сумма, большая из которых, а также число элементов выборки определили эмпирическое значение U-критерия Манна-Уитни. Его сравнение с критическим значением позволило сделать вывод о существенном различии между показателями признака (количеством правильно выполненных заданий) в рассматриваемых выборках независимо для каждого уровня сформированности компонентов современного научного мировоззрения в течение двух лет (по каждой шкале принята гипотеза Н₁ с достоверностью не ниже 95%).

Приведенные итоги опытно-поисковой работы позволяют заключить, что применение разработанной методической системы воспроизводимо обеспечивает формирование у будущих учителей физики системы обобщенных знаний, взглядов и убеждений, диалектического мышления, соответствующих современному научному мировоззрению.

В заключении обобщены теоретические и экспериментальные результаты диссертационного исследования, изложены основные выводы:

1. Анализ психолого-педагогической, научно-методической литературы, государственных образовательных стандартов позволил сделать вывод об актуальности разработки методической системы обучения физике на основе идей синергетики, применение которой обеспечит формирование современного научного мировоззрения будущего учителя физики.

2. На основе анализа научных оснований синергетики сделан вывод о том, что обучение физике на основе синергетической концепции будет отвечать содержательно-процессуальным условиям формирования современного научного мировоззрения (отражение в содержании обучения знаний, обеспечивающих понимание принципов современной научной картины мира, организация исследовательской деятельности студентов, опирающейся на специфические методы и структуру современных физических исследований) будущего учителя физики. Установлено, что раскрытие закономерностей функционирования нелинейных систем в содержании традиционных курсов с последующим рассмотрением явлений самоорганизации в рамках обобщающего элективного курса позволяет формировать современное научное мировоззрение.

3. Построение методической системы обучения физике на основе идей синергетики, направленной на формирование современного эволюционного, нелинейного, интегративного научного мировоззрения будущего учителя, должно осуществляться с учетом следующих требований:

- отбор учебного материала должен проводиться в соответствии с комплексом критериев (доказательности, доступности, генерализации, межпредметности, перспективности) на основании логики построения теорий, на которых базируется синергетика;

- система исследовательских заданий должна давать возможность интерпретировать полученные результаты в соответствии с обобщающими выводами для каждой темы курса, которые отражают мировоззренческое толкование содержания дисциплины и учитывают принципы современной научной картины мира.

- наиболее значимым методом обучения должна стать индивидуальная исследовательская деятельность студентов, основанная на технологии вычислительного эксперимента и принципе иерархии упрощенных моделей;

- контрольно-оценочная деятельность должна осуществляться в форме мониторинга результатов деятельности студентов по этапам проведения вычислительного эксперимента.

4. Результативность применения методической системы обучения физике на основе синергетической концепции может быть оценена по показателям сформированности у студентов компонентов современного научного мировоззрения (система обобщенных знаний, взгляды и убеждения, свойства диалектического мышления).

5. Экспериментальная проверка результативности использования разработанной методической системы позволяет заключить, что ее применение воспроизводимо обеспечивает формирование у будущих учителей физики компонентов современного научного мировоззрения.

6. Дальнейшее исследование может быть связано с адаптацией разработанной методической системы к условиям обучения физике в старшей профильной школе.

Основное содержание диссертационного исследования отражено в следующих публикациях

Работы, опубликованные в ведущих научных журналах, включенных в реестр ВАК МОиН РФ

1. Васев, Е С. Методика формирования мировоззрения при изучении физических основ синергетики / Е.С. Васева, С.Е. Попов // Вестник Орловского государственного университета. Серия : Новые гуманитарные исследования. - 2011. - № 4. - С. 91-95. (70 % авторских)

2. Васева, Е. С. Содержание обучения основам синергетики будущего учителя физики / E. C. Васева // Педагогическое образование в России. - 2012. - № 1. - С. 71-75.

3. Васева Е.С. Идеи синергетики в подготовке будущего учителя физики / Е.С. Васева С.Е. Попов // Физическое образование в ВУЗах. - 2012. - № 2. -С. 105-110. (70 % авторских)

4. Васева Е.С. Требования к отбору содержания обучения основам синергетики, ориентированного на формирование научного мировоззрения будущего учителя физики / Е.С. Васева // Современные проблемы науки и образования. - 2012. - № 3.

Научные статьи и материалы научных конференций

5. Бородина Е.С. Вычислительный эксперимент при изучении колебательных процессов / Е.С. Бородина (Васева) // Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики : материалы международной науч.-практ. конф. , Екатеринбург, 3-4 апреля 2006 г. / Уральский гос. пед. ун-т. - Екатеринбург, 2006. - Ч. 2. - С. 35-39.

6. Бородина Е.С. Идеи синергетики в формировании мировоззрения будущего учителя физики / Е.С. Бородина (Васева), С.Е. Попов // Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики : материалы международной науч.-практ. конф. , Екатеринбург, 2 апреля 2007 г. / Уральский гос. пед. ун-т. - Екатеринбург, 2007. - Ч. 1. - С. 30-32.

7. Бородина Е.С. Влияние идей синергетики на мировоззрение школьника / Е.С. Бородина (Васева) // Философия и наука : материалы VI-й региональной науч.-практ. конф. аспирантов и соискателей, Екатеринбург, 24 апреля 2007 г. / Уральский гос. пед. ун-т. - Екатеринбург, 2007. - С. 60-64.

8. Васева Е.С. Синергетика и формирование мировоззрения школьников / Е.С. Васева // Актуальные проблемы обучения физике : материалы II-й региональной науч.-практ. конф., Нижний Тагил, 23 января 2009 г. / Нижнетагильская гос. соц.-пед. академия. - Нижний Тагил, 2009. - С. 60-62.