Концепция профессионально ориентированного курса "Элементарная физика" в педвузе

Концепция профессионально ориентированного курса "Элементарная физика" в педвузе

И. А. Иродова, Е. И. Смирнов

Ведущие принципы высшего образования: фундаментальность, целостность и ориентация на интересы формирования человеческой личности - могут быть реализованы при условии выполнения системы требований к системе организации самого образовательного процесса. В связи с этим содержание физического педагогического образования должно претерпеть серьезные изменения.

Структурообразующим фактором проектируемой дидактической системы является концепция фундирования, предложенная В.Д. Шадриковым [1]. В связи с выявленными тенденциями было предложено углубить теоретическую и практическую составляющие предметной подготовки будущего учителя физики, изменив ее содержание и структуру в направлении усиления в ней школьного компонента с последующим фундированием знаний на разных уровнях. Фундирование - это процесс создания условий (психологических, педагогических, организационно-методических) для актуализации базовых элементов школьной и вузовской физики с последующим теоретическим обобщением структурных единиц, раскрывающим их сущность, целостность и трансдисциплинарные связи в направлении профессионализации знаний и формирования личности педагога.

Концепция фундирования элементов школьной физики (знаний, умений, навыков, физических методов познания) предполагает развертывание в процессе предметной подготовки студентов следующих элементов:

определение содержания уровней базового школьного учебного элемента (знания, умения, навыки, физические методы познания, идеи, алгоритмы и процедуры); 

определение содержания уровней и этапов (профессионального, фундаментального и технологического) развертывания базового вузовского учеб-ного элемента; 

определение технологии фундирования (диагностируемое целеполагание, наглядное моделирование уровней глобальной структуры, локальной модельности, управления познавательной и творческой деятельностью студентов, блоки мотивации базовых учебных элементов); 

определение методической адекватности базовых школьных и вузовских (фундированных) учебных элементов на основе современных методических концепций.

Принципиальным отличием формируемой концепции фундирования является определение профессионально ориентированной теоретической основы для спиралевидной схемы развертывания и моделирования базовых учебных элементов в направлении их творческого обобщения в системе предметной подготовки студентов педвузов. Если отталкиваться от содержания школьного предмета физики в направлении его послойного фундирования в теоретических курсах дисциплин предметного блока, то объем, содержание и структура предметной подготовки должны будут претерпеть значительные изменения в плане практической реализации теоретического обобщения школьного знания по принципу "спирали".

В ходе нашего исследования по определению содержания и технологий профессиональной подготовки учителя физики [10] была разработана концепция профессионально ориентированного курса в предметном блоке дисциплин, в котором планируется осуществлять раннюю профессионализацию будущего специалиста, начиная с первого года обучения в педагогическом вузе. В процессе разработки концепции данного курса, который мы назвали "Элементарная физика", было проведено исследование теоретических основ его содержания, в результате которого были определены:

цели обучения (в процессе преподавания курса в качестве дисциплины предметного блока); 

подходы к его содержанию, позволяющие осуществлять преемственность как профессиональной, так и предметной подготовки учителя физики в педагогическом вузе; 

принципы и критерии отбора содержания курса в условиях профессионально ориентированной и личностно ориентированной подготовки будущего учителя физики, что позволило нам в дальнейшем построить модель его профилированной программы. 

Цели обучения физике в высших профессиональных учебных заведениях можно классифицировать, выделив общие (воспитательные и дидактические), частные (предметные) и специфические (профессионально направленные), которые должны являться основным фактором определения содержания предмета. Дифференциация целей обучения физике в классических и в профильных университетах (например, техническом, педагогическом и др.) определяет и различную профессиональную значимость учебных занятий. 

Исследование профессиональных задач учителя физики позволило определить, какие же способности, характеристики, качества, знания и умения обеспечивают (или гарантируют) ему успешность профессиональной деятельности (его конкурентоспособность). В идеале педагогическому вузу (как, впрочем, и любому профильному вузу) необходимо иметь обобщенную модель будущего специалиста, которая выступала бы в качестве цели функционирования образовательного процесса и выполняла бы функцию системообразующего фактора.

Анализ концептуальных подходов к определению модели специалиста с высшим педагогическим профессиональным образованием [1,2,6,8,9,12] позволил нам выделить базовые элементы модели его конкурентоспособности в области профессиональной деятельности. Таким образом, мы назвали следующие элементы:

I - "Объекты освоения в процессе подготовки" (мышление, эмоционально-волевая сфера, способы деятельности и поведения, ценности и ценностные ориентации, знания, опыт, традиции, нормы);

II - "Требования к личностным качествам будущего специалиста" (психологические, мыслительные, поведенческие);

III - "Требования к умениям, навыкам и способам деятельности специалиста" (межличностные роли, деятельность, принятие решений, информационные роли).

При этом элементы II и III имеют значение результатов (цели) подготовки специалиста. Для определения содержания и способов организации процесса подготовки специалиста в педвузе ориентиром может быть принят элемент I, выявляющий структуру культуры специалиста. Его компоненты по отношению к дисциплинам предметного блока (учебного плана подготовки учителя физики) могут быть разделены на два основных вида:

объекты, развитие которых может происходить непосредственно на занятиях по дисциплинам предметного блока; 

объекты, развитие которых может быть связано с данными занятиями лишь опосредованно.

К первому виду компонентов можно отнести:

знания, приобретенные на занятиях по дисциплинам предметного блока, с точки зрения их профессиональной значимости; 

способы деятельности и поведения (умения, навыки, приемы), которые могут быть сформированы на экспериментальных и практических занятиях, для переноса их в профессиональную деятельность; 

мышление, необходимое для успешного выполнения в будущем профессиональной деятельности; 

эмоционально-волевые проявления, способствующие успеху в освоении как учебной, так и профессиональной деятельности.

Ко второму виду компонентов, связанных с занятиями по дисциплинам предметного блока опосредованно, отнесем: ценности и ценностные ориентации, опыт, традиции, нормы, которые могут формироваться на основе компонентов первого вида. Так, например, знания и умения способствуют накоплению опыта, а положительное эмоциональное отношение фор-мирует мотивацию и ценностные ориентиры. 

Таким образом, рассматривая специфику изучения дисциплин предметного блока в профильном педагогическом вузе, необходимо отметить: особая их роль состоит в том, чтобы способствовать развитию личностных качеств обучаемых и формированию в процессе обучения:

системы профессионально значимых знаний; 

профессионально значимых умений; 

профессионального типа мышления; 

эмоциональной сферы, необходимой для успешного освоения учебной и профессиональной деятельности.

Рассмотрим далее возможные подходы к отбору содержания профессионально ориентированного курса "Элементарная физика", учитывая выявленные цели обучения и общие тенденции в развитии системы профессионального образования.

В первую очередь, необходимо отметить, что профильность обучения накладывает на содержание данного курса следующие условия (рис.1):



Рис. 1. Условия, влияющие на содержание профессионально ориентированного курса "Элементарная физика"

стандартизации (с учетом регионального компонента содержания); 

межпредметных связей с дисциплинами общекультурного, общепрофессионального и предметного блоков; 

непрерывности (отсутствие тупиковых путей в образовании, возможность продолжить образование по профилю подготовки, чему должна способствовать преемственность образовательных программ: многоуровневых, многоступенчатых, многопро-фильных).

На схеме рис. 1 есть пунктирные связующие линии, которые указывают на намеченные тенденции в образовательной политике, имеющие пока большей частью декларативный характер (опережающее образование, плюрализм и демократизация образования), хотя учет национальных традиций в образовательной политике, на наш взгляд, важен, поскольку трудно представить чисто прагматический западный подход к подготовке специалистов в наших профессиональных учебных заведениях любого уровня, ибо в России образовательные учреждения выполняют еще социальную функцию "занятости" молодежи данного возраста. Вопросы воспитания личности учащегося и его развития в условиях образовательного учреждения имеют одно из первостепенных значений. Следовательно, логическая структура профессионально ориентированного курса "Элементарная физика" должна подчиняться основным принципам стандарта высшего педагогического образования по специальности "физика", отражать региональные экономические и социальные условия и обеспечивать непрерывность и преемственность в получении более высокого профессионального образования по данному профилю подготовки (рис. 1).

Для определения физического инварианта содержания курса ЭФ, учитывая его понятийную взаимосвязь и преемственность в изучении (в течение всех пяти лет обучения в педвузе) с физическими дисциплинами предметного блока, мы будем придерживаться следующих основных положений, предложенных в ряде исследований по проблемам изучения курса физики [3,4,5,6,7,9]:

1. Источником содержания данного физического курса (ЭФ) должно являться содержание физики-науки, и поэтому в курсе "Элементарная физика" должны быть отражены следующие основные физические идеи: 

Физическая картина мира (ФКМ) как часть "обобщенной и систематизированной совокупности знаний о природе - естественнонаучной картины мира". Под ФМК понимают систему фундаментальных идей, понятий и законов физики.

Важнейшими компонентами понятийной структуры ФКМ являются: 

исходные философские идеи, включающие представление о материи, пространстве и времени, движении и взаимодействии; 

физические теории с присущими каждой из них структурными элементами (основанием, ядром, следствиями и интерпретацией); 

связи между теориями, выражаемые методологическими принципами соответствия, дополнительности, симметрии, причинности. 

В современной квантово-полевой картине мира материя рассматривается как квантово-полевая. Это означает, что:

она существует в двух видах: вещества и поля - и на первый план выступает не различие этих видов материи, а их единство; 

движение в этой картине мира подчиняется принципу неопределенностей; 

представления о пространстве и времени перешли в квантово-полевую картину мира из электродинамической (где пространственные и временные характеристики движения объектов зависят от скорости их движения, а пространство и время связаны с тяготеющими массами).

В рамках квантово-полевой картины мира выделены четыре типа фундаментальных взаимодействий, которые:

ответственны за изменение состояния всех известных объектов и их строение: сильное, электромагнитное, слабое, гравитационное; 

носят обменный характер.

2. Учебный физический курс может иметь различную структуру в зависимости от поставленных учебных целей. При этом необходимо учитывать, что, поскольку существуют различные классификации физических теорий, - последовательность и логика изложения учебного материала могут варьироваться.

Как показал анализ учебных программ, в основу структурирования учебных курсов по общей и теоретической физике в педагогическом вузе легла классификация физических теорий по Гейзенбергу, в которой выделены четыре большие системы понятий и аксиом:

механика Ньютона, включая небесную механику; 

электродинамика, включая волновую оптику и специальную теорию относительности; 

статистическая механика; 

квантовая теория. 

Данная классификация "удобна" с дидактической точки зрения, поскольку она проведена в соответствии с формами движения материи и учитывает динамику развития физической науки. Кроме того, классификация Гейзенберга относится к фундаментальным теориям, включающим в себя блоки частных теорий, и позволяет познакомить учащихся с каждой из них на том или ином уровне.

3. Осуществление преемственности со школьной подготовкой в процессе обучения курсу "Элементарная физика" требует учета нормативных документов по физике для средней школы. Так, в соответствии с обязательным минимумом содержания среднего (полного) общего образования, принятым 30.06.99 Министерством образования РФ, - для общеобразовательных учреждений определены 6 основных разделов курса физики (или содержательно-методических линий): 

методы научного познания и физическая картина мира; 

механика; 

молекулярная физика и термодинамика; 

электродинамика; 

оптика; 

квантовая физика.

Раздел "Методы научного познания и физическая картина мира" не выделен в существующих учебных программах и учебниках для отдельного и специального изучения. Предполагается, что он определяет общий концептуальный подход к изучению всего курса физики как основы естествознания, формирующей общие методы научного познания и основу естественнонаучной картины мира - физическую картину мира. Все последующие разделы курса физики (механика, молекулярная физика, термодинамика, электродинамика, оптика и квантовая физика) должны рассматриваться с точки зрения использования методов научного познания и способствовать формированию единой физической картины мира. 

В соответствии с названными выше требованиями к физической компоненте курса "Элементарная физика":

в основе ее содержания лежит содержание физики-науки, 

ее структура имеет логику физического предмета педвуза, 

она осуществляет преемственность со школьной программой по физике.

Предлагаемое нами соотношение названий разделов и тем курсов "Элементарная физика" (ЭФ), "Общая физика" (ОФ) и "Теоретическая физика" (ТФ) приведено в табл. 1, указаны их временные сроки изучения по семестрам и сделаны ссылки на соответствие тем ЭФ содержанию тем школьной программы по физике.

Таблица 1

Взаимосвязь разделов учебных курсов педвуза по дисциплинам (элементарная физика (ЭФ), общая физика (ОФ), теоретическая физика (ТФ)) со школьной программой по физике (ШФ)

Семестр

Разделы курса ЭФ

Разделы курса ОФ

Разделы курса ТФ

Связь со школьной программой по физике

1

Механика

 

 

Механика

2

Молекулярная физика и ТД

Механика

 

Молекулярная физика

3

Электрическое поле

Молекулярная физика и ТД

Теоретическая механика

Электрический заряд. Электростатика

4

Электрический ток в различных средах

Электричество и магнетизм



Электрический ток в средах и в вакууме

5

Магнитное поле

Оптика

Электродинамика и СТО

Магнитное поле тока. Электромагниты

6

Колебания и волны

Атомная физика

Физика твердого тела

Колебания и волны. Звук

7

Оптика. 

Фотометрия

Физика ядра

Статистическая физика и ТД

Геометрическая и волновая оптика. СТО

8

Квантовая физика

 

Квантовая механика

Квантовая физика

9

Атомная физика. Атомное ядро

 

 

Физика атома. Атомное ядро. Элементарные частицы

10

Обобщающие занятия

 

 

Обобщающее повторение

Из табл.1 видно, что изучение разделов и тем в курсе "Элементарная физика":

может предшествовать (механика, молекулярная физика), изучаться параллельно (электродинамика) и следовать за изучением соответствующих разделов в курсах общей и теоретической физики (квантовая физика); 

позволяет осуществлять понятийную связь с соответствующими разделами школьной программы по физике, но при более расширенной и углубленной их проработке, что способствует формированию соответствующих содержательно-методических линий.

При этом содержательно-методическую линию "Освоение методов научного познания и физической картины мира" следует рассматривать как совокупность главных учебно-методических задач курса "Элементарная физика", то есть курс ЭФ как дисциплина предметного блока должен формировать знание и понимание:

функций и взаимосвязи эксперимента и теории в процессе познания природы; 

моделирования явлений и объектов природы; 

научных гипотез; 

роли математики в физике; 

сущности физических законов и причин существования границ их применимости; 

принципа соответствия; 

принципа причинности; 

физической картины мира.

С другой стороны, в соответствии с концепцией фундирования базовых учебных элементов школьной физики и ранней профессионализации учителя в педвузе [1], курс "Элементарная физика" должен выполнять профессионально направленную функцию, которая определяет специфику обучения. Его содержание и реализуемая в нём технология обучения студентов-физиков должны быть направлены на формирование профессионально важных качеств будущего учителя физики (см. компоненты структуры культуры специалиста):

предметных физических знаний; 

профессиональных умений в их использовании; 

профессионального физического мышления; 

положительного эмоционального восприятия предмета; 

накопления личного педагогического опыта; 

учёта традиций отечественной школы и норм, определённых Государственными образовательными стандартами по физике (полной) средней школы и высшего педагогического образования по подготовке учителя физики.

Таким образом, содержание курса "Элементарная физика" должно представлять собой синтез трех составляющих:

физический инвариант содержания, отражающий современный курс физики; 

гуманитарный аспект, представляющий реализацию концепции личностно ориентированного образования; 

профессионально-ориентированный аспект, отражающий специфику профессионально направленного обучения.

Возможности и полнота реализации дидактических принципов конструирования курса "Элементарная физика" определяются названными выше целями обучения. Содержание того или иного принципа конкретизируется с помощью критериев, которые позволяют соответствующим образом отобрать учебный материал.

Выделенные нами в ходе исследования принципы и соответствующие им критерии отбора содержания курса "Элементарная физика", отражающие физический инвариант и профильные компоненты, позволили в дальнейшем определить структурные элементы модели профилированной программы данного курса [10].

В соответствии с теоретическими положениями и требованиями, предъявляемыми к учебным программам [11], разработанная нами модель отражает основные функции программы - фиксации и нормирования учебного материала. При создании модели программы учитывалось, что инструментами ее конструирования являются факторы, принципы и критерии, которые непосредственно воздействуют на источники формирования содержания курса "Элементарная физика". Описательная модель курса "Элементарная физика" дана в табл.2

Таблица 2 

Описательная модель профилированной программы обучения по курсу "Элементарная физика"

Функция фиксации учебного материала

Источники содержания предмета

Содержание обучения по физическим курсам в педвузе; будущая профессиональная деятельность студентов (учитель физики); познавательная деятельность студентов в процессе обучения



Факторы, влияющие на отбор содержания предмета

Цели обучения (общеобразовательные в рамках системы высшего физического образования и специфические - профессионально ориентированные); способности и интересы студентов, их профессиональные намерения; предложенная нами выше модель подготовки специалиста.



Требования к содержанию предмета

Обеспечение в процессе обучения базовой физической подготовки, достаточной для продолжения образования, как по физическим курсам предметного блока, так и по курсу методики преподавания физики, по ПРФЗ и ТШЭ, 

учет видов учебной и будущей профессиональной деятельности учителя физики, 

обеспечение преемственности содержания обучения на основе концепции фундирования, 

формирование в процессе обучения личностных качеств студентов (в соответствии с концепцией личностно-ориентированного образования и моделью подготовки специалиста).



Состав содержания предмета

Профессионально-ориентированная и личностно ориентированная система базовых знаний по курсу физики в педвузе, способов деятельности (умений), опыта интеллектуальной и творческой деятельности, опыта эмоционально-ценностного отношения, позволяющих при их освоении формировать конкурентоспособную личность будущего специалиста с квалификацией "учитель физики".



Принципы отбора содержания предмета

Научности, системности, последовательности, связи теории с практикой, индивидуального и дифференцированного подхода, создания положительного отношения к учению и мотивации, профнаправленности, межпредметных связей, преемственности, проблемного обучения.



Учебные разделы программы

Разделы курса "Элементарная физика" (ЭФ), взаимосвязанные с разделами учебных курсов по общей физике (ОФ), теоретической физике (ТФ), читаемых в педвузе, и со школьной программой по физике (ШФ)

Функция нормирования учебного материала

Объем учебного материала

Структура и основные элементы курса физики в педвузе + основы профессионально значимых знаний и умений



Требования к усвоению учебных элементов и степени обученности студентов

Объем знаний

Мировоззренческий минимум







Базовые знания по школьному курсу физики 







Профессионально-ориентированные знания







Знания по углубленному изучению школьного курса физики 





Уровни освоения учебной деятельности 

Репродуктивный уровень

Фактические умения (узнавание) 









Операционные умения (действовать по алгоритму)







Продуктивный уровень

Аналитические умения (способность к анализу и переносу знаний) 









Творческие умения (способность находить нетривиальные решения)

Список литературы

Афанасьев В.В. Поваренков Ю.П., Смирнов Е.И., Шадриков В.Д. Профессионализация предметной подготовки учителя математики в педагогическом вузе: Ярославль: Изд-во ЯГПУ, 2000. 389 с. 

Борисова Н.В. Конкурентоспособность будущего специалиста как показатель качества и гуманистической направленности вузовской подготовки. Набережные Челны,1996. 

Голубева О.Н. Теоретические проблемы общего физического образования в новой образовательной парадигме. Автореф. дисс... докт. пед. наук. С.-Пб., 1995.39 с. 

Данильчук В.И. Гуманитаризация физического образования в средней школе. (Личностно-гуманитарная парадигма): Монография. Волгоград: Перемена, 1996. 184 с. 

Иродова И.А. Дифференцированное обучение физике в профессиональной школе: Ярославль: Изд-во ЯГПУ им. К.Д. Ушинского, 2000. 170 с. 

Карпиньчик П. Деятельностный подход к проектированию учебного процесса (на 

примере обучения физике). Автореф. дисс... докт. пед. наук. М., 1996. 36 с.

Мултановский В.В. Физические взаимодействия и картина мира в школьном курсе. М.: Просвещение, 1977. 168 с. 

Новиков А.М. О преемственности образовательных программ //Специалист. 1997. № 4. С. 2-4. 

Пурышева Н.С. Методические основы дифференцированного обучения физике в средней школе. Автореф. дисс... докт. пед. наук. М., 1995. 42 с. 

Содержание и технологии профессиональной подготовки учителя физики средней (полной) школы в педагогическом вузе: Научный отчет по ЕЗН МО РФ "Физика", 2001. 

Теоретические основы содержания общего среднего образования / Под ред. В.В. Краевского, И.Я. Лернера. М.: Педагогика, 1983. С.146-160. 

Чернилевский Д.В., Филатов О.К. Конкурентность будущего специалиста как показатель качества его подготовки // Специалист. 1997. № 1.С.29-32.