Систематизация и обобщение учебного материала по физике в средних общеобразовательных учреждениях

25

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Ульяновский государственный

педагогический университет имени И.Н. Ульянова

Кафедра методики преподавания физики

Квалификационная работа

Систематизация и обобщение учебного материала по физике в средних общеобразовательных учреждениях

Студентка 5 курса

физико-математического

факультета

группы ФМ-02-2

Яхина Н.К.

Руководитель:

профессор, кандидат

педагогических наук

Зиновьев А.А.

Ульяновск, 2007

Оглавление

Введение

Глава 1. Процесс обучения физике как единый процесс образования и воспитания

1.1 Психологические основы обучения

1.2 Формирование умений и навыков, развитие творческих способностей

1.3 Формирование у школьников обобщенных умений

1.4 Особенности содержательного обобщения и теоретического мышления

Глава 2. Изучение физики в средних общеобразовательных учебных заведениях

2.1 Введение профильного обучения

2.2 Процесс формирования физических понятий

2.3 Обобщение и систематизация знаний учащихся по физике

2.4 Обобщение и систематизация в курсе старших классов

2.4.1 Систематизация курса механики

2.4.2 Систематизация курса молекулярной физики

2.4.3 Систематизация курса электродинамики

2.5 Методика проведения обобщающих уроков

2.6 Педагогический эксперимент

2.6.1 Анкетирование учащихся старших классов общеобразовательной школы

2.6.2 Проверка умений учащихся работать по обобщенному плану

Заключение

Литература

Приложение

Введение

Тема квалификационной работы выбрана не случайно, ведь понимать функции, значение, виды систематизации и обобщения важно для всякого учителя, стремящегося к увеличению эффективности восприятия учениками материала курса. Умение обобщать материал было актуально во все времена - древние философы были знамениты умением наблюдать явления, обобщать и оформлять свои мысли в красивые изречения, оды, стихи. В журналах по методике преподавания физики в школе прошлого столетия и нашего можно встретить различные способы систематизации знаний. Необходимо отметить, что систематизация и обобщение - это творческий процесс, но все же требующий соблюдения некоторых правил.

Реформы образования и развитие технического прогресса стали причиной трудностей, возникших перед учителем. В частности увеличился объем изучаемого материала без предусмотрения дополнительных часов на новый материал, а значит уменьшение времени на изучение каждой темы. Перед учителем основной школы появилась задача предпрофильной подготовки учащихся, помочь ребятам в предстоящем выборе направления обучения в старших классах в связи с введением профильного обучения. В старших классах в зависимости от профиля учитель выполняет разные задачи, но одна цель - передать красоту науки физики, продемонстрировать межпредметные связи, систематизировать полученные знания за 11 школьных лет в единую физическую картину мира. Таким образом, учитель физики должен найти оптимальный метод обучения. Существуют различные подходы к решению задач, например, использование компьютеров, личностно-ориентированный подход, индивидуальные методы обучения, систематизация и обобщения и др.

Объектом изучения в данной работе является организация учебного процесса по физике, а предметом изучения - систематизация и обобщение учебного материала по физике в общеобразовательных учреждениях. Экспериментальное исследование направлено на изучение эффективности усвоения при проведении обобщения и систематизации в старших классах общеобразовательной школы.

Задачи исследования:

1. изучить закономерности процесса обучения и воспитания, проблемы, с которыми сталкивается современный учитель;

2. анализировать научный материал на тему систематизации и обобщения по многочисленным источникам;

3. экспериментально исследовать уровень навыков обобщения учащихся старших классов средней общеобразовательной школы № 24 г. Ульяновска;

4. разработать вспомогательный материал для обобщения и систематизации на уроках по физике;

5. разработать конспекты обобщающих уроков по систематизации учебного материала.

При планировании учебного процесса по физике в основной школе для успешной реализации образовательных задач необходимо уделять внимание следующим вопросам:

1) проводить целенаправленную работу по формированию у школьников учебных умений;

2) концентрировать учебный материал по физике вокруг фундаментальных понятий;

3) способствовать интенсивному развитию мышления учащихся;

4) полнее использовать принцип систематизации и обобщения изучаемого материала (1).

В данной работе проанализируем последнее направление. Обобщение знаний в учебном процессе решает две задачи: способствует более глубокому и осознанному усвоению знаний и формированию определенных приемов мышления. В процессе обобщения знаний учебный материал предстает перед учащимися в систематизированном виде, чему способствует установление связи между изученными понятиями, законами и теориями, определение границ их применимости, четкое выделение особенностей тех или иных явлений, их сходство с другими и отличия от них.

В ходе обобщения знаний развиваются мышление и познавательные способности школьников, выполняются такие мыслительные операции, как анализ, синтез, абстрагирование, конкретизация и т.п. Это открывает большие возможности для формирования научного мировоззрения учащихся, поскольку позволяет завершить формирование у них представлений о современной физической картине мира, показать в ней место каждой изученной теории. На обобщающих занятиях перед учениками можно раскрыть процесс развития и становления научных знаний и ознакомить с методами научного познания. В связи с рассмотрением вопросов истории физики школьников знакомят с трудами и биографией отечественных и зарубежных ученых, тем самым, осуществляя их нравственное воспитание.

Глава 1

Процесс обучения физике как единый процесс образования и воспитания

1.1 Психологические основы обучения

Важнейшей составляющей целостного педагогического процесса выступает процесс обучения. Под процессом обучения понимается взаимодействие учеников и учителя, в ходе которого осуществляется, прежде всего, образование и вносится существенный вклад в воспитание и развитие личности. Обучение - особый вид деятельности, направленный на организацию освоения социального опыта учащимися. Обучение носит двойственный характер: преподавание и научение. Преподавание - целенаправленная деятельность учителя, в основе которой лежит управление учебной деятельностью. Учитель, опираясь на психологические основы обучения и учитывая особенности развития школьников, организует педагогический процесс так, чтобы обеспечить в максимальной степени усвоение знаний, умений и навыков. При этом он учитывает как особенности разных ступеней познания, специфику учебного материала, так и особенности конкретного ученика - его развитие, работоспособность, интересы и т.п.

Научение же - разносторонняя деятельность самих учащихся, включающая умственные и физические операции. В процессе учения школьник познает закономерности природы и общества, приобретает определенные интеллектуальные и практические умения и навыки. Этот процесс обычно делят на чувственное и рациональное познание (20).

Чувственная ступень познания представляет собой процесс отражения действительности в форме ощущения (отражение в сознании отдельных свойств предметов и явлений), восприятия (отражение предметов и явлений в целом) и представления (воспроизведение ранее полученных ощущений и восприятий). С помощью ощущений и восприятия осуществляется непосредственная связь сознания человека с внешним миром. В представлениях уже появляются элементы обобщения, но, тем не менее, знание остается наглядным и конкретным.

Для чувственной ступени познания важны действия учащихся с предметами, а также рассматривание предметов, наблюдение явлений, слушание объяснений, составление словесного описания и т.п. Особую роль приобретают средства наглядности (демонстрационные модели, опыты, таблицы, картины, диафильмы и т.д.).

Рациональную ступень познания иногда называют логической, или просто мышлением. Мышление - опосредованное и обобщенное познание человеком предметов и явлений объективной действительности в их существенных связях, свойствах и отношениях. На этой ступени познания учащиеся обобщают данные своего чувственного восприятия, систематизируя их и устанавливая связи между ними, приходят к пониманию сущности изучаемых явлений, установлению законов, логическому развитию теорий, к выводу экспериментально проверяемых следствий этих теорий (9).

В свою очередь, мышление связано с процессом чувственного познания. Формирование представлений, например, об электрических цепях происходит на основе восприятия конкретного (опыт) и условного (схема) наглядного материала. Здесь в результате аналитико-синтетической деятельности одновременно происходит конкретизация условных обозначений при составлении электрической цепи по электрической схеме и абстрагирование при переходе от реальных объектов цепи к их изображению. Одной из важных форм научного знания являются понятия, которые в физике часто выражаются кратко специальными терминами и обозначениями. Формирование понятий и установление соотношений между ними осуществляется в процессе умственных операций - анализа, синтеза, сравнения, определения, абстракции, обобщения, систематизации, когда происходит осмысление, понимание и включение учебного материала в определенную научную систему, установление внутрипредметных и межпредметных связей (20).

Наиболее существенную роль при формировании новых понятий играют абстрагирование, обобщение и конкретизация. Абстрагирование состоит в выделении одних (важных) свойств объекта познания и отвлечение от других его свойств. Процесс абстрагирования происходит у школьников на основе анализа, сравнения и других мыслительных операций, при широком использовании учителем средств наглядности, дифференцирование существенных свойств от несущественных, объединение общих существенных черт предметов и явлений действительности составляет процесс обобщения, который осуществляется в единстве с синтезом, абстракцией и другими мыслительными операциями. Следовательно, выделение существенных признаков - необходимый этап обобщения.

Целесообразность использования различных методов формирования понятий, а также количество необходимых для этого упражнений зависит от возраста, подготовки и индивидуальных способностей учащихся. В начале изучения физической теории ученик движется от чувственно-конкретного знания фактов к познанию законов природы, т.е. от конкретного к абстрактному. Однако это - не единственная линия развития мышления: в процессе познания абстрактных моделей, теорий, и законов учащиеся «примеряют» их к уже известным им явлениям и процессам, стараясь понять их. Так происходит движение от общего к частному. Обе эти линии развития мышления связаны между собой и должны учитываться педагогом.

Процесс обучения невозможен без запоминания основных фактов, положений теорем, схем, постулатов и т.п. Эффективность запоминания учебного материала зависит от того, насколько он логически связан с уже имеющимися у школьников знаниями и может быть хорошо понят ими. При этом учитель должен добиваться произвольного запоминания. Он указывает цель усвоения тех или иных сведений, выделяет главное и второстепенное, стимулирует необходимую мотивацию процесса познания со стороны школьников. Условиями успешного запоминания служат: осмысление учебного материала, умственная активность и самостоятельность в работе, постоянное использование запоминаемого материала, понимание его значимости, воспроизведение его в процессе повторения и практическое применение изученного (10).

Осуществление принципа развивающего обучения связано с опережением обучения по сравнению с развитием. Однако ускоренное прохождение материала приводит к увеличению его смыслового объема, приходящегося на один урок, и как следствие - к чрезмерной трудности усвоения. Управляя процессом учения, учителю приходится учитывать также мотивацию учебной деятельности учащихся. Школьник может учиться под влиянием мотивов двух типов: внешних (требования учителя или товарищей, соревнование, наказание или награды и т.п.) и внутренних (интерес к предмету, любознательность и т.п.). Мотивация учения определяет устойчивость внимания учащихся в учебной работе.

Естественно, что внутренние и внешние мотивы не дают одинакового результата - эффективность выше при наличии внутренних мотивов. Поэтому учителю приходится использовать различные приемы для повышения интереса учащихся к учебному материалу, в частности опыты и самостоятельный эксперимент. В 7 - 8 классах в этом плане полезны игрушки, используемые в качестве моделей машин и установок, в старших необходимо учитывать профессиональную ориентацию ребят. Даже учащиеся 7-го класса проявляют особый интерес к изучаемым вопросам, если видят, какое большое значение имеют для техники, химии или других наук.

Значительную роль в восприятии и усвоении знаний играют эмоции. Чувства удивления, радости или удовлетворения, которые возникают при нахождении правильного решения трудной задачи, при удачном выполнении лабораторной работы или успешном выступлении на диспуте, стимулируют дальнейшую учебную деятельность школьников.

1.2 Формирование умений и навыков, развитие творческих способностей

Развитие науки неизбежно приводит к возрастанию объема знаний, которые должны быть приобретены в период обучения в средней школе. Поэтому идет поиск путей совершенствования процесса обучения, а значит улучшение методов сообщения новых знаний и методики формирования у учеников умений и навыков.

Проблема приемов познавательной деятельности, способов решения задач давно привлекает внимание психологов и методистов. Некоторые исследователи связывают проблему формирования познавательных умений с усвоением знаний. Понимая это, многие ученые стремятся выявить условия, способствующие формированию у учащихся соответствующих умений. Проблема формирования приемов познавательной деятельности решена в деятельностной теории учения. При деятельностном подходе мышление понимается не как некая готовая функция, которая применяется при решении арифметических задач, при выполнении геометрических доказательств и т.д. мышление рассматривается как содержательная система различных видов деятельности, формирующихся в процессе решения соответствующих задач и становящихся умственными в результате прохождения ряда закономерно сменяющих друг друга этапов. Усвоение общих приемов мышления может идти двумя путями.

1. Приемы мышления не выступают как специальные предметы усвоения, их становление идет лишь по ходу усвоения знаний, в процессе решения задач, где они занимают место средств и поэтому не осознаются. В результате процесс формирования интеллектуальных умений растягивается, далеко не всегда приводит к желаемому результату. Но даже и там, где формируются приемы мышления, они остаются, как правило, недостаточно осознанными, недостаточно обобщенными, а в результате этого - ограниченными в своем применении теми частными условиями, в которых они были усвоены.

2. Интеллектуальные умения выступают как предметы специального усвоения. Управление процессом формирования познавательных приемов способствует их качественному усвоению в короткое время. Кроме того, эти приемы строятся на основе ориентировочной основы третьего типа, т.е. носят не частный, а общий характер (17).

Усвоение учащимися умений во многом определяется тем, в какой мере учитель владеет знанием особенностей процесса усвоения умений учащимися, трудностей, возникающих у них при овладении знаниями и умениями, условий, способствующих лучшему усвоению. Умение - готовность личности к определенным действиям или операциям в соответствии с поставленной целью, на основе имеющихся знаний и навыков. Все психологи отмечают свойство умения - обобщенность, которое позволяет решать поставленные задачи в различных меняющихся условиях деятельности. К обобщенным умениям относят категорию умений, гибких по своим свойствам, легко переносимые в новые обстоятельства, нацеленных на развитие интеллектуальных способностей учащихся (5).

Процесс обучения не может быть успешным без вооружения учащихся системой знаний и навыков учебного труда - от умения читать и писать до умения планировать самостоятельно свои действия; осуществлять самоконтроль за ее выполнением и вносить последующие коррективы. Процесс овладения знаниями неразрывно связан с процессом овладения интеллектуальными умениями, такими, как анализ, сравнение, синтез, абстрагирование, систематизация, обобщение, и умениями практического характера. Первостепенное значение имеют познавательные умения, т.е. умения самостоятельно приобретать знания из различных источников (6).

Умения становятся обобщенными, если они формируются на понимании научных основ и структуры деятельности. В основу предлагаемой методики положены теория деятельности, разработанная А.Н. Леонтьевым, и учение о типах ориентировки - П.Я. Гальпериным и Н.Ф. Талызиной (33). Последние два ученых - педагогов считают, что формирование умения не следует растягивать на продолжительный период времени, это можно осуществить за пять этапов, в короткий промежуток времени. П. Я. Гальперин разработал теорию поэтапного формирования умственных действий. Было установлено, что возможности научения повышаются, если проводятся три этапа последовательно. Этапы таковы:

1) предварительная ориентировка ребенка в задаче, в показываемом ему действии или его продукте;

2) преобразование действий в речевой план - в действие теоретического характера - «действие со словами и словесными понятиями»;

3) перенос действия во внутренний умственный план.

А.Н. Леонтьев, подвергнув всестороннему анализу описанные в работах Гальперина и его сотрудников этапы формирования умственных действий и понятий, отмечал, что далеко не всегда этот процесс проходит по всем трем указанным путям, а может начаться прямо с формирования в плане речи, что зависит от предшествующих достижений умственного развития ребенка.

Исследования психологов показали, что умения формируются в процессе деятельности человека. Психическая деятельность побуждается потребностью; направлена на предмет ее удовлетворения и осуществляется системой действий.

Для успешного формирования умения выполнять то или иное действие необходимо, прежде всего, самому учителю провести анализ структуры действия, четко представить из каких элементов оно состоит, вычленив отдельные элементы, надо определить оптимальную последовательность их исполнения. Таким образом, выполнение сложных действий осуществляется по этапам. Реализация межпредметных связей способствует повышению качества усвоения понятий, ускоряет процесс формирования у учащихся познавательных умений. Механическое зазубривание учебника вытесняется анализом текста, выделением в нем главного, существенного (6).

Понимание процесса обобщения в традиционной психолого-педагогической литературе позволяет определенным образом наметить соотношения между восприятием, представлением и понятием. Исходным материалом для всех ступеней обобщения служат чувственно-воспринимаемые предметы и явления окружающего нас мира. В процессе преподавания детей специально учат целенаправленному наблюдению за этим чувственно-конкретизируемым многообразием предметов и явлений, а также в словесной форме описывать результаты наблюдений. В плане представлений уже имеет место обобщение и отвлечение, так как ребенок уже пользуется здесь словом. Благодаря словесному определению обобщающие признаки становятся подлинно абстрактными, отвлеченными от каких-либо частных форм своего существования (6).

В процессе обучения последовательность «восприятие - представление - понятие» имеет функциональный смысл, т.е. каждое новое понятие возникает именно этим путем и внутри указанной последовательности (33).

Формирование понятийного обобщения предполагает не только переход от конкретного и единичного к абстрактному и общему, но и обратный переход от общего и абстрактного к единичному. Овладеть понятием - значит овладеть всей совокупностью знаний о предмете, к которому относится данное понятие. К примеру, знание понятия электрического тока означает овладение всеми физическими величинами и их взаимосвязью. Пробел знаний в какой-то величине уже приводит к ошибочному представлению других, а в итоге низкий уровень усвоения темы.

Процесс усвоения знаний состоит из такой последовательности:

1) восприятие;

2) осознание;

3) запоминание;

4) повторение;

5) применение.

Сам процесс начинается с понимания, то есть с «привязки» новых знаний к уже имеющимся. Для того чтобы понять новое, нужно выразить его в известных терминах. Следующая ступень усвоения знаний состоит в запоминании понятого. Запоминание зависит от степени важности новой информации и от ее употребительности. Затем происходит выработка умений и навыков: у учащихся складывается определенная наиболее рациональная единообразная последовательность действий, оптимальным образом приводящая к цели. Далее вырабатывается способность применять знания в новых условиях, т.е. действовать творчески (9).

Пути привития учащимся умений могут быть различными, например, алгоритмизированными или ориентировочными. Обучение на базе «жесткой» ориентировочной основы, в процессе которого учитель полностью указывает способ выполнения действия, дробит действия на операции и обеспечивает его правильное выполнение, иногда называют алгоритмизированным. Его наиболее часто применяют на первой ступени обучения физике, например, формирование умения взвешивать на весах.

Так называемое ориентировочное обучение связано с созданием «системы ориентации» и представляет собой ознакомление учащихся с наиболее общими схемами или планами решения экспериментальных или физических задач. Школьники постоянно соотносят свои действия с этими планами, служащим им ориентиром для дальнейшей деятельности. Ознакомление учащихся с ориентирами выполнения задания составляет только один из этапов формирования умения. Существенным условием осознания действия, средством научить школьников правильно мыслить о действии служит рассказ «вслух», содержащий описание действий. При этом достигается высокая степень обобщения: общее, выраженное словами, превращается в абстрактное - создается образ. Затем постепенно, в результате различных упражнений речевая формулировка, произносимая уже «про себя», сокращается, и весь ход действия представляется «в уме», что дает возможность выполнить его быстрее, так как сливается в единый комплекс весь ряд ранее дробно выступавших отдельных операций (9).

Выполнение всех этапов обучения необходимо при формировании первых умений, а последующие однородные умения складываются уже на более высоком уровне и скорее. Например, если школьник обладает умением работать с каким-то одним измерительным прибором, например, с вольтметром, то это способствует формированию умения работать и с другими измерительными электрическими приборами (9).

Умение, характеризующееся высокой мерой освоения, представляет собой навык. Если умение предполагает в большей или меньшей степени развернутый сознательный самоконтроль, то навык - это действие автоматизированное, при котором сознательный самоконтроль свернут и операции выполняются слитно, как единое целое, легко и быстро. При выработке того или иного навыка эффективность упражнений зависит от многих причин. При проведении упражнений на тренировочных задачах путем заучивания правильных операций и постепенного их объединения в целостное действие процесс формирования навыка сначала идет быстро и легко, навык отличается большой четкостью, правильностью и прочностью. Однако затем при объединении отдельных операций в целостное действие возникают трудности и ход формирования навыка замедляется. Если же упражнения осуществляются на разнообразных комплексных задачах, то процесс выработки навыка протекает путем поиска и пробы правильных операций, анализа допущенных ошибок и их устранения. При этом дело сначала идет медленно, с трудом, допускается много ошибок, однако затем ход формирования навыка ускоряется, а полученные навыки отличаются гибкостью и легкой «приспособляемостью» к разным условиям.

По мере овладения определенными навыками у школьников складываются умения, причем на новом, более высоком уровне. Высокий уровень означает возможность использования разных навыков для достижения одной цели в зависимости от условий действия. Универсального метода формирования навыков и умений, одинаково эффективного для учеников нет, так как в этом процессе существенную роль играют индивидуальные различия. Учесть индивидуальные особенности каждого ученика при формировании навыков можно при дифференцированном подходе, например при выполнении лабораторных работ (24).

Формированием знаний, умений и навыков не исчерпываются задачи учебного процесса. Необходимо, чтобы при обучении развивались способности школьников применять знания в новой ситуации, решать нестандартные задачи, выполнять задания исследовательского и конструкторского характера, вырабатывать рациональные и неизвестные ранее алгоритмы решения задач нового типа, а также приобретать новые умения и навыки в соответствии с потребностями практики.

Теоретической основой методики развития творческих способностей школьников в ходе обучения является понимание закономерностей естественнонаучного творчества. Важные стороны научного творчества могут быть представлены в виде цикла: от обобщения фактов к построению абстрактной модели явлений (выдвижение гипотезы); от модели - к выводу теоретических следствий; от вывода следствий - к их экспериментальной проверке. Если новый экспериментальный факт не укладывается в рамки теории, то это ведет к ее пересмотру, уточнению или замене. Новая абстрактная модель также служит источником новых знаний. Экспериментальная проверка вновь полученных теоретических выводов соответственно требует конструирования аппаратуры и тем самым обогащает науку новыми знаниями.

Для разработки методики развития творческих способностей учащихся важно учесть, что характер индивидуального труда на этих этапах творческого цикла различен, если при выводе теоретических следствий из абстрактной модели главная роль принадлежит логическому мышлению, которое происходит постепенно по цепи логических умозаключений, то при переходах от фундаментальных опытов к абстрактной модели решающая роль принадлежит интуитивному мышлению, догадке. Логическое обоснование здесь приходит позднее, поэтому в методике развития творчества школьников важное место занимает развитие их способностей к дедукции, к научной и технической догадке, к интуиции. При этом интуитивный поиск сопровождается эмоциями, чувствами радости и огорчения (24).

Творческие упражнения по физике играют большую роль в политехническом образовании школьников. Особенно ценны те из них, которые составлены на материале, полученном из анализа научно-технического прогресса. Одна из особенностей творческих упражнений, что они могут иметь несколько решений, справедливость которых не всегда очевидна.

В развитии творческих способностей важное место имеет активность ребят. Поэтому нужно использовать все средства, чтобы перейти от творческих упражнений к стимулированию творческой активности учащихся. Этому способствуют экскурсии на производство, домашние задания исследовательского характера, факультативы, элективные курсы, выступления с докладами, конструирование приборов, исследование явлений природы и техники.

1.3 Формирование у школьников обобщенных умений

Деятельностный подход к организации учебного процесса позволяет не только успешно решить проблему эффективного усвоения знаний всеми учащимися, но и формировать у учащихся умение самостоятельно, осознанно, грамотно планировать свою деятельность при решении различных задач. Достигается это формированием у учащихся обобщенных умений. Впервые термин обобщенные умения был введен Усовой А.В. в 1974 году. Обобщенные умения - умения учащихся выделять последовательность действий от частных примеров выполнения задач и осознанный перевод полученного навыка в новую ситуацию (30).

Структурно-логический анализ содержания учебных дисциплин позволил выделить в них в качестве основных структурных элементов знаний научные факты, понятия, законы, теории, научную картину мира. Указанные элементы являются общими для всех естественнонаучных наук. Все науки имеют дело с научными фактами, системой научных понятий, законов и теорий. На их основе формируется научная картина мира. Общими для всех наук являются группы понятий о структурных формах материи и соответствующих им формам движения, явлениях, величинах, количественно характеризующих явления и свойства тел, о методах познания (31).

В программе любого учебного предмета, и в частности физики, обязательно перечисляются умения, которыми должны овладеть учащиеся при изучении данного предмета: пользоваться мензуркой, амперметром, термометром и т.п., решать задачи с использованием формул, строить изображение предмета в линзе и т.п. Эти умения являются частными, так как относятся к одной формуле, измерительным приборам одного типа, одному оптическому прибору. Но так как измерительных приборов, используемых в физическом эксперименте, много, формул тоже много, то возникает вопрос: где взять время для специального формирования этих частных видов деятельности? Этот вопрос может быть успешно решен через выделение действий, которые являются общими для всех частных видов деятельности. Так, каждый измерительный прибор используется для определения значения конкретной физической величины в заданной ситуации, процедура снятия показаний любого измерительного прибора со шкалой и указателем одинаковая: 1) устанавливают, какую физическую величину и в каких единицах измеряет данный прибор; 2) находят цену деления шкалы прибора; 3) находят значение физической величины, соответствующее положению указателя на шкале прибора. Эти три действия в указанной последовательности представляют собой содержание общего приема, который можно назвать “ снятие показаний измерительного прибора, имеющего шкалу” (32).

Формирование такого обобщенного приема занимает меньше времени, чем формирование частных приемов деятельности. Если учащиеся владеют этим обобщенным приемом, то они легко и правильно будут снимать показание любого измерительного прибора. В курсе 8-го класса ребята изучают амперметр, вольтметр при непосредственном контакте с ними на фронтальных работах.

Решение проблемы формирования обобщенных умений требует поиска ответа на следующие вопросы:

обобщенные приемы каких видов деятельности следует формировать у учащихся при обучении физике;

каково должно быть содержание этих обобщенных приемов;

какова должна быть методика формирования обобщенных приемов деятельности?

При обучении школьному курсу физики можно обучать учащихся обобщенным приемам всех видов деятельности; общему методу поиска решения физических и технических задач; методам работы с готовой информацией; методам научного общения; построению ответа на заданную тему (32).

Содержание многих из названных видов деятельности смоделировано, т.е. установлено, из каких действий они состоят, в какой последовательности эти действия должны выполняться и каким способом.

Умения становятся обобщенными, если они формируются на понимании научных основ и структуры деятельности. В основу предлагаемой методики положены теория деятельности, разработанная А.Н. Леонтьевым, и учение о типах ориентировки, разработанная психологами П.Я. Гальпериным и Н.Ф. Талызиной. Исследования психологов показали, что умения формируются в процессе деятельности человека. Поэтому необходимо рассмотреть понимание «деятельность», ее виды и структуру.

В психологии под деятельностью понимается понятие, характеризующее функцию индивида в процессе его взаимодействия с внешним миром. Психическая деятельность побуждается потребностью; направлена на предмет ее удовлетворения и осуществляется системой действий (33).

А.Н. Леонтьев считает, что предмет деятельности есть ее действительный мотив, где под мотивом понимают предмет вещественный или идеальный, который побуждает и направляет на себя деятельность (32). Например, предметом экспериментальной деятельности на уроках физики могут быть как реальные объекты изучения, так и функциональные зависимости между величинами или и то и другое одновременно. Так, при изучении упругих свойств тел, с одной стороны, предметом является конкретное тело, а с другой - исследование зависимости силы упругости, возникающей в нем, от величины деформации.

По современным воззрениям, все виды деятельности имеют структуру. Основной составляющей какой-либо деятельности является действие. Под действием психологи понимают процесс, подчиненный представлению о том результате, который должен быть достигнут. Наряду с понятием «действие» психологи ввели понятие «операция», т.е. способ осуществления действия. Первоначально каждая операция формируется как действие, подчиненное определенной цели. Но затем оно может включиться в другое действие сложного операционного состава, переставая осуществляться в качестве особого целенаправленного процесса и становясь одним из способов его выполнения, т.е. операцией (33).

Важнейшей частью психологического механизма действия является ориентировочная основа. Различают три типа ориентировки в задании. Каждый из них однозначно определяет результат и ход действия. Ориентировочную основу первого типа составляют только образцы действия и его продукт. Никаких указаний на то, как нужно выполнять действие, не дается. Ученики ищут пути выполнения задания вслепую, методом проб и ошибок. В результате таких поисков задание может быть выполнено, но действие, с помощью которого оно выполнено, остается неустойчивым при изменении условий, оно почти не дает эффекта при его переносе на новые задания.

Ориентировочная основа второго типа содержит не только образцы действий, но и все указания на то, как правильно выполнять их с новым материалом. В этом случае обучение идет быстро и без ошибок. Ученик при этом приобретает определенное умение анализировать материал с точки зрения предстоящего действия; последнее обнаруживает заметную устойчивость к изменению условий и переносится на новые задания. Однако этот перенос ограничен наличием в составе новых заданий элементов, идентичных элементам уже освоенных знаний.

Ориентировочная основа третьего типа отличается тем, что здесь на первое место выступает планомерное обучение такому анализу новых заданий, который позволяет выделить опорные точки и условия правильного выполнения заданий. По этим указаниям происходит формирование действия, отвечающего данному заданию. При обучению третьему типу ориентировки учитель должен создать такие условия, при которых ученик побуждается самостоятельно составлять ориентировочную основу действия (ООД) и затем действовать по ней. Для этого нужно научить учеников выделять в предложенном материале такие существенные свойства и отношения, которые могли бы служить ориентирами, опорными точками для выполнения любого частного задания данной области, надо вооружить обучаемого пониманием общего принципа построения изучаемого материала и такими приемами анализа, которые позволили бы обнаружить эти принципы. Таким образом, обучаемый должен составлять ООД сам. Она не должна ему даваться в готовом виде, когда ученику остается лишь усвоить уже выделенные учителем признаки и действовать по ним (31). Таким образом, ориентировочная часть в принципе обеспечивает не только правильное исполнение действия, но и рациональный выбор одного из множества возможных исполнений.

Обучение по третьему типу ориентировки несколько сложнее и на первых порах требует столько же времени или даже больше, чем обучение по второму типу ориентировки. Зато последующие задания выполняются сразу правильно и самостоятельно. Если обучение охватывает достаточно большой ряд знаний, то после нескольких первых заданий темп резко возрастает, и в общем оно занимает значительно меньше времени, чем обучение по второму типу, не говоря уже об обучении по первому типу ориентировки. При этом учащиеся допускают значительно меньше ошибок, причем встречаются они преимущественно на самом начальном этапе. Сформированные, таким образом действие, обнаруживает свойство широкого переноса на выполнение многих задач (31).

Формирование обобщенных приемов деятельности осуществляется в три этапа. На первом этапе главным действующим лицом является учитель: он, зная обобщенное содержание деятельности, задает учащимся серию вопросов, побуждающих их к выполнению тех или иных действий, но в конкретной ситуации. Получается, что учащиеся участвуют в создании понятия конкретного физического явления, в решении конкретных задач, в распознавании конкретных ситуаций, соответствующее научному знанию. Обязательным элементом этого этапа являются домашние задания типа: выделить систему действий, выполнявшихся на данном уроке (31)

На втором этапе учащиеся самостоятельно выделяют обобщенное содержание деятельности данного вида: сравнивают содержание деятельностей, выполненных на 1-ом этапе, и находят в них общие действия. Эта работа необходима для осмысления.

На третьем этапе учащиеся должны научиться самостоятельно планировать и выполнять аналогичную деятельность в конкретных различных ситуациях. Для этого учитель сначала показывает, как, руководствуясь общей системой действий, можно спланировать свои действия по выполнению данного конкретного задания. Этот образец они самостоятельно повторяют для той же самой конкретной ситуации, затем еще 3-4 раза на заданиях (31).

Для применения такой методики необходимо проанализировать содержание школьного курса физики с тем, чтобы подобрать место и время проведения каждого этапа.

Такое обучение обобщенным приемам деятельности формирует у учеников совершенно новые качества: они начинают с повышенным интересом относиться к урокам физики; свободно могут выражать свои мысли, не боясь сказать неправильно; хорошо понимают, какие действия и в какой последовательности нужно выполнить, чтобы получить ответ на поставленный вопрос, приобретают прочные знания. Такой прием целесообразен при изучении новых приборов на фронтальных лабораторных работах, а также при задании исследовательской работы.

1.4 Особенности содержательного обобщения и теоретического мышления

Содержательное абстрагирование и обобщение выступают как две стороны единого процесса восхождения мысли к конкретному. Благодаря абстрагированию человек вычленяет исходное отношение некоторой целостной системы и при мысленном восхождении к ней удерживает специфику. Вместе с тем это исходное отношение выступает лишь как особенное отношение. Но в процессе обобщения человек при установлении закономерных связей этого отношения с единичными явлениями может обнаружить его всеобщий характер как основу внутреннего единства целостной системы.

Исходную абстракцию в процессе восхождения мысли к конкретному называют содержательной. Таким образом, обобщение, в процессе которого обнаруживаются и прослеживаются реальные взаимосвязи всеобщего с особенным и единичным, также можно назвать содержательным обобщением. Произвести содержательное обобщение - значит открыть некоторую закономерность, необходимую взаимосвязь особенных и единичных явлений с общей основой некоторого целого, открыть закон становления внутреннего единства целого (20). Содержательное обобщение осуществляется путем анализа некоторого целого, с целью открытия его генетически исходного, существенного, всеобщего отношения как основы внутреннего единства целого. Существенное или всеобщее отношение, обнаруживаемое в процессе содержательного обобщения, имеет предметно-чувственную форму.

Абстракция и обобщение содержательного типа получают свое выражение в форме теоретического понятия, которое служит способом выведения особенных и единичных явлений из их всеобщей основы. Благодаря этому содержанием теоретического понятия являются процессы развития целостных систем (20).

В определенном смысле можно сказать, что содержательное обобщение состоит по преимуществу в сведении многообразных явлений к их единой основе, а теоретическое понятие - в выведении соответствующего многообразия как некоторого единства (28).

По содержанию теоретическое понятие выступает как отражение процессов развития, связи всеобщего и единичного, сущности и явлений, а по форме - как способ выведения единичного из всеобщего, как способ восхождения от абстрактного к конкретному.

В процессе восхождения от мысленного к конкретному и внутри его именно в форме теоретического понятия происходит переработка всей совокупности фактических данных о целостных системах. Вне этого процесса оно становится просто словом, фиксирующим какое-либо общее представление как сумму внешних признаков предмета. Понятие является способом и средством мысленного воспроизведения какого-либо предмета как целостной системы. Иметь понятие о таком предмете - значит владеть общим способом мысленного построения этого предмета. Способ мысленного построения предмета - это особое мыслительное действие человека, которое само возникает как итог предметно-мыслительного действия человека, воспроизводящего предмет своего познания. Иными словами, за каждым понятием скрыто особое предметно-познавательное действие, без выявления которого нельзя раскрыть психологические механизмы возникновения и функционирования данного понятия (17).

Теоретическое или разумное мышление имеет ряд характерных черт, которые, будучи едиными, по своему содержанию, по-разному обнаруживаются на материале, относящемся к различным формам общественного сознания. Так этому мышлению присущ анализ как способ обнаружения генетически исходной основы некоторого целого. Для него также характерна рефлексия, благодаря которой человек постоянно рассматривает основания мыслительных действий и тем самым опосредствует одно действие другим, раскрывая при этом их внутренние взаимоотношения.

Глава 2. Изучение физики в средних общеобразовательных учебных заведениях

2.1 Введение профильного обучения

Важной педагогической задачей является учет в обучении индивидуальных особенностей учащихся. Требование учета индивидуальных способностей учащихся находит свое отражение в индивидуализации и дифференциации обучения, которые являются осуществлением в обучении дидактических принципов индивидуального и дифференцированного подходов (34).

Индивидуализация понимается как учет в процессе обучения индивидуальных особенностей учащихся во всех его формах и методах, независимо от того, какие особенности и в каких формах учитываются, а дифференциация - как такой учет индивидуальных особенностей учащихся, при котором они группируются на основании каких-либо особенностей для отдельного обучения. При таком подходе индивидуализация является более общим понятием, чем дифференциация, и включает в себя последнее. Различают внутреннюю и внешнюю дифференциацию.

Под внутренней дифференциацией понимают такую организацию обучения, при которой учет индивидуальных особенностей учащихся осуществляется в рамках их обучения в обычных классах. Все учащиеся работают по одинаковым учебным пособиям, программам, учебным планам, но учитель использует индивидуальные методы, средства и формы обучения. При этом возможно образование временных групп внутри класса для проведения различной учебной работы на разных уровнях (34).

Внешняя дифференциация - такая организация учебного процесса, при которой учащиеся объединяются в специальные группы в соответствии с их интересами, способностями и склонностями. Внешняя дифференциация, предполагая создание на основе определенных принципов относительно стабильных групп, в которых содержание образования и предъявляемые учащимся требования различаются, может осуществляться в рамках либо селективной (жесткой), либо элективной (гибкой) системы. В первом случае в качестве форм дифференциального обучения выступают профильное обучение и обучение в школах и классах с углубленным изучением определенных предметов. По отношению к обучению физике целесообразно выделить пять основных профилей обучения: физико-математический, биолого-химический, технический, гуманитарный и основной или общеобразовательный, для тех учащихся у кого нет ярко выраженных способностей и интересов ни к одному из учебных предметов (34).

При дифференциации по способностям учащиеся объединяются в группы в зависимости от их общих способностей или специальных. Важным в организации дифференциального обучения является вопрос о том, к какому возрасту у большинства учащихся формируются и развиваются способности. Как показывают исследования психологов, способности к тому или иному виду деятельности начинают формироваться и ярко проявляться в подростковом возрасте. Еще одним основанием для дифференциации учащихся являются проектируемая профессия. Так, учащийся, имеющий способности к физике, с интересом изучает этот предмет и свои будущие профессиональные намерения связывает с работой в области физики (35).

Основаниями для дифференциации могут служить общие и специальные способности учащихся, их интересы и проектируемая профессия. У большинства учащихся они формируются к 14-15 летнему возрасту и учащихся старших классов, как правило, связаны между собой. Именно этот возраст, соответствующий обучению учащихся в старших классах, следует считать оптимальным для начала массовой внешней дифференциации.

В результате проведенной школьной реформы образования мы имеем основную школу (1-9 классы) и среднюю школу (10-11 старшие классы). В старших классах введено профильное обучение, удовлетворяющее интересы, способности и возможности учащихся. Введение профильного обучения способствует реализации принципов индивидуализации и дифференциации в обучении. Но при этом ставится задача по обеспечению условий для правильного выбора учащимися старших классов направления профильного обучения. Это должно осуществляться в системе мероприятий по предпрофильной подготовке в основной школе (29).

С введением профильного обучения кардинально изменились условия изучения физики в старших классах различных профилей. По естественнонаучным направлениям физика сохранилась как самостоятельная дисциплина, в гуманитарных профилях учебный материал включен в интегрированный предмет «Естествознание». Чтобы школьники осознанно выбрали естественнонаучный профиль, где ведется углубленное изучение физики, и успешно обучались в старших классах, а школьники, которые ориентируются на гуманитарное направление, получили достаточно высокий и завершенный уровень знаний по физике, ставится задача по оптимальной и качественной организации учебного процесса по физике в основной школе. Таким образом, в профильных классах изучение физики различно: в физико-математических классах ведется углубленное изучение физики, и количество учебного времени увеличивается от 3 ч в неделю, отведенных для общеобразовательных классов, до 6 ч. В гуманитарных классах это время уменьшают до 2 ч (26).

Подготовку к ЕГЭ можно организовать в различных формах в зависимости от класса или школы. Для профильных классов по физике изучение программного материала желательно закончить к четвертой четверти, а затем начать обобщающее повторение и подготовку к экзамену в рамках существующего учебного времени. Сложнее с общеобразовательными классами, где на физику отводится 2-3 часа в неделю, а часть выпускников заявила о желании изучить программный материал до апреля, сохранив базовый уровень обучения. В данном случае можно организовать за счет часов школьного компонента занятия с группой учащихся во внеурочное время. При этом целесообразно сначала повторить и углубить знания по темам 11 класса, а затем уже по остальным разделам программы (17).

2.2 Процесс формирования физических понятий

Содержание школьного курса физики представляет собой систему взаимосвязанных понятий, составляющих основу знаний о свойствах вещества, физических полей, форм движения материи, поэтому формирование системы понятий - одна из главных задач обучения физике (8).

Процесс формирования физических понятий состоит в последовательном раскрытии качественных и количественных свойств предметов и явлений, доведенном до их словесного определения и сознательного практического использования (1).

Единого способа формирования понятий в процессе обучения нет, существуют различные способы, которые имеют общие черты: они так или иначе начинаются с чувственно-конкретного восприятия предмета или явления, а процесс их образования складывается из двух этапов.

Содержанием первого служит движение от чувственно-конкретного восприятия к абстрактному. Этот процесс завершается словесным определением понятия. Содержанием второго этапа является движение от абстрактного к конкретному. При этом происходит обобщение понятия, обогащение его содержания, раскрытие его связи и отношений с другими. К примеру, изучение понятия и явления теплопроводности основывается в начале на зрительном восприятии при помощи демонстрации, наблюдаемое явление объясняется новым понятием - дается его определение; после этого учитель указывает на разницу теплопроводностей различных веществ, тем самым, обогащая его содержание.

Одна из особенностей физического мышления - умение не только оперировать идеальными моделями науки, но и соотносить их с реальной действительностью. Поэтому необходимо усилить внимание к смысловому содержанию понятий. Рассмотрим, как это делается на различных этапах (35).

Этап, предшествующий изучению конкретной величины. Следует сформировать определенные представления о том, что такое "физическое величина" и зачем нужна. При изучении конкретных величин выделяются лишь существенные свойства, которые можно измерить с помощью эталонов. Следует обратить внимание, что физическое величина - идеальное понятие, отражающее количество определенного качества.

Этап введения величины. На этом этапе следует уделять внимание качественному определению физической величины, т.к. ее количественное определение закрепляется при решении задач. Каждая новая физическое величина должна быть отнесена к разряду физических величин, а затем нужно четко указать, какое именно свойство она характеризует (25).

Этапы закрепления и развития понятия. Включение качественных вопросов и решение задач (7).

2.3 Обобщение и систематизация знаний учащихся по физике