Обучение моделированию на задачах динамики

ф

5. Борытко Н.М. Пространство воспитания: образ бытия. - Волгоград: Перемена, 2000.

6. Мухаметзянова Ф.Г. Субъектность студента высшего педагогического учебного заведения: теория и практика: Дис. ... д-ра пед. наук. - Киров, 2002.

7. Брушлинский А.В. Проблема субъекта в психологической науке // Психологический журнал. - 1996. - № 6.

8. Орлов А.Б. Психология личности и сущность че-

ловека: парадигмы, проекции, практики. - М.: Логос, 1995.

9. Сенько Ю.В. Гуманитарные основы педагогического образования. - М.: Академия, 2000.

10. Сериков В.В. Образование и личность. Теория и практика проектирования образовательных систем. - М.: Логос, 1999.

11. Смирнов В.И. Общая педагогика: Учеб. пособие. - М.: Логос, 2002.

ОБУЧЕНИЕ МОДЕЛИРОВАНИЮ НА ЗАДАЧАХ ДИНАМИКИ

TEACHING MODELLING USING DYNAMICS PROBLEMS

Д.Ф. Молдавский, М.К. Молькова

Статья посвящена обучению школьников методам моделирования с целью решения ими физических задач. Авторский подход к моделированию -как к интеллектуальной процедуре - находит широкое применение в формировании понимания и объяснении множества явлений. Применение этого метода в процессе обучения физике старшеклассников дало отличные результаты. Школьники научились использовать модели для анализа физических явлений. Обучение моделированию повысило интерес школьников к изучению физики.

Ключевые слова: методы моделирования, обучение физике, физические задачи, формирование понятийных структур.

Moldavskiy D.F., Molkova M.K.

The article is devoted to teaching secondary school students modelling in order to solve physics problems. The authors' innovative approach to modelling as an intellectual operation can be widely applied to developing understanding and explaining a variety of phenomena. Using this method in teaching high school students has led to excellent results: pupils have learned to use models to analyze different physical phenomena. Teaching students modelling has increased their interest in learning physics.

Keywords: of modelling, teaching physics, physics problems, developing conceptual structures.

Моделирование - органически присущее интеллекту мыслительное действие [1]. Оно широко используется в учебной практике как средство объяснения, понимания, формирования знаний, организации учебной деятельности [2].

Решая физическую задачу, учащиеся в некоторых случаях строят модель предлагаемого в задаче явления, если только автоматически не применяют типовое решение. Часто, однако, эта модель не адекватна рассматриваемому процессу или не имеет физического смысла. В других случаях школьники не знают, «из чего» можно построить модель, какие предметные отношения и взаимодействия соответствуют тем терминам, в которых представлен в задаче процесс.

Причины этих затруднений в отсутствии сформированной понятийной структуры физико-математического знания, в его репродуктивной направленности, в том, что учащиеся не владеют физическими понятиями как

инструментом анализа и обобщения. К этому следует добавить неумение школьников сформулировать свое высказывание, отсутствие интенции на инструментальное использование знания и интереса к решению задачи.

Через обучение моделированию решается проблема развития у школьников рефлексии: «Разработка проблемы развития рефлексии в процессе самостоятельной работы учащихся, - подчеркивает Б.Г. Ананьев, - имеет большое значение для правильной постановки вопросов воспитания и самовоспитания ума» [3]. Через развернутую рефлексию процесса моделирования происходит овладение основными мыслительными операциями [1], формирование понятийных структур. Наряду с интеллектуальными новообразованиями происходят и личностные: наблюдается весьма заметное изменение первоначально репродуктивной ориентации на продуктивную, возрастает заинтересованность в решении задач.

#

При разработке технологии обучения моделированию использовалась теория поэтапного формирования умственных действий (ТПФУД) П.Я. Гальперина [4]. Моделирование - действие сложное, открытое, а ТПФУД разработана для достаточно простых (алгоритмизуемых) действий. Однако поэтапное формирование действия, как показала практика, оказалось весьма продуктивным подходом [5].

Задачей первого этапа - формирования мотивацион-ной основы действия - является развитие у учащихся познавательного интереса.

Второй этап - формирование схемы ориентировочной основы действия - начинается с усвоения условия задачи, записи данных и соответствующего рисунка, схемы. Вначале здесь возникают трудности: многие учащиеся не могут четко изложить условия и требования задачи, сделать рисунок. Затем на основе текста и контекста условия рассматривается представленный в задаче процесс: словесное описание подкрепляется соо тветствующими рисунками и схемами, выделяются те узловые моменты, отношения, которые необходимо выяснить, чтобы сократить разрыв между условием и требованием задачи. Учащиеся формулируют проблемы, которые следует рассмотреть при моделировании. Они указывают необходимый, по их мнению, инструментарий: понятия, законы, давая при необходимости их точные определения и формулировки. Трудности, возникающие на этой стадии, связаны с недостаточным владением теорией и навыками ее применения, непониманием взаимосвязей между данными, неумением опосредовать процесс с помощью рисунков, графиков, символов. Вся эта работа должна проводиться в режиме диалога учащихся с преподавателем или между собой, а выводы должны быть аргументированы и четко сформулированы. Важно, чтобы этот диалог усваивался как образец развернутой (на первых порах) внутренней речи в процессе самостоятельного ориентирования.

Хотя первые несколько занятий посвящаются формированию ориентировочной схемы, каждую задачу следует решать до конца, чтобы сделать понятной и наблюдаемой связь ориентировки с моделированием процесса, его анализом и решением.

На третьем этапе - формирования действия в его материальной или материализованной форме - учащиеся предлагают модель процесса (вначале с участием преподавателя), которую они должны описать и обосновать, используя теорию, рисунки, графики. В начале этапа целесообразно давать задачи, в которых возможна материализация модели.

Этап завершен, когда большинство учащихся в состоянии представить физически обоснованную, критически осмысленную модель и дать решение. Вся эта работа ведется в режиме развернутого диалога; общий характер его должен воспроизводиться во внутренней речи на последующих этапах.

На четвертом этапе - громкой речи - учащиеся самостоятельно ориентируются в условии, выстраивают модели, используют их для решения. Преподаватель

выслушивает сообщения о ходе работы, в затруднительных случаях ставит дополнительные вопросы, организует обсуждение. Когда решение получено большинством учащихся, кто-то из них дает связный рассказ обо всех его этапах.

На пятом этапе - формирования действия во «внешней речи про себя» (развернутой внутренней речи) -все действия переносятся во внутренний план [4]. На этом этапе преподаватель контролирует учащихся по их ответам на вопросы о ходе решения. После получения решения кто-то из учащихся рассказывает о своей работе над ним.

Контроль за процессом обучения осуществляется не только через диалоги в классе, но и при проверке домашних заданий, обязательно содержащих краткие объяснения, по которым преподаватель может сделать письменные замечания и указания.

Последний, шестой этап - это действие в «скрытой речи», субъективно выражающееся в том, что называется «чистой мыслью» [4]. Учащиеся решают на этом этапе достаточно сложные задачи, не выделяя отдельных моментов ориентировки, моделирования; они «догадываются» о решении задачи.

Обучение моделированию проводилось на факультативных занятиях с половиной (15 человек) 10-го класса профильного образования по физике. Занятия в течение 3 месяцев были посвящены решению задач на законы Ньютона: использовались 15 задач средней и повышенной (большая часть) сложности из сборника [6].

Основным в применяемой методике являлось: использование рисунков, схем, графиков, материализованных и (по возможности) материальных моделей и развернутый диалог между преподавателем и учащимися. Важно, чтобы этот диалог усваивался как образец внутренней речи и служил развитию рефлексии процесса решения.

Хотя занятия проводились после того, как соответствующий материал был изучен, обнаружилось, что традиционная методика не формирует ряд основных понятий и представлений: материальной точки, силы, взаимодействия и др. У учащихся не формируются навыки опосредования рассматриваемого в задаче процесса с помощью данных понятий и представлений. Это в полной мере проявилось при решении несложной задачи: «Какая сила действует в поперечном сечении однородного стержня длины I на расстоянии х от того конца, к которому вдоль стержня приложена сила Р?»

Учащиеся изобразили стержень и к точке в центре приложили стереотипный набор сил: тяжести, реакции опоры, трения и приложенную силу. Сила взаимодействия между частями стержня в их рассуждениях отсутствовала. С трудом далось понимание того, что между частями стержня должно быть взаимодействие. Это произошло после того, как стержень был представлен в виде соединенных пружинами нескольких частей и приложена сила Р. Вначале стержень представлялся учащимся как формальная материальная точка, к кото-

$

рой прикладываются силы. Представления о телесности, структурности объекта, значение и смысл абстракции не участвовали в осмыслении условия и требования задачи. Затем трудным был вопрос о том, как стержень движется. Учащиеся не могли представить идеализированную «реальность», соответствующую условиям задачи: стержень на гладком столе или в условиях невесомости.

Интуитивные, некритические представления о движении и взаимодействии тел, стереотипы, сформировавшиеся при решении типовых задач, проявлялись и дальше. Однако от занятия к занятию такого рода заблуждения встречались все реже, так что к концу факультатива почти все учащиеся довольно успешно решали предлагаемые задачи.

Сравнение успеваемости учащихся 10Б класса, посещавших факультатив по физике и не посещавших его, по данным итогового контроля за год, показало заметный рост успеваемости по физике и геометрии у посещавших факультатив, в отличие от не посещавших. Несмотря на непродолжительность занятий по предлагаемой методике, получен заметный эффект (результаты контроля успеваемости статистически различимы с доверительной вероятностью 0,95).

В начале и конце года было проведено тестирование интеллекта участников факультатива и 15 учеников 10В класса с помощью прогрессивных матриц Равена. Эти данные также статистически значимо, с доверительной вероятностью 0,95, говорят о росте интеллекта учащихся.

По отзывам преподавателя математики, участники факультатива стали лучше и с большим интересом решать задачи по геометрии, улучшилось их пространственное воображение. Преподаватель русского языка и литературы отметил, что сочинения этих школьников стали более

глубокими, с более четкой структурой, без «размазанных» предложений, появилась связь между абзацами, чего не было в начале года. Возросшую внимательность, наблюдательность, способность к суждению отметил у этих ребят и преподаватель физики.

Аналогичные результаты: заметный рост успеваемости по физике и геометрии, улучшение успеваемости по русскому языку отмечены нами и в предыдущих работах [7; 8].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Веккер Л.М. Психика и реальность. М.: Смысл, 1998.

2. Горбов С.Ф., Чудинова Е.В. Действие моделирования в учебной деятельности школьников (к постановке проблемы) // Психология науки и образование. - 2000. - № 2.

3. Ананьев Б.Г. Избранные психологические труды. - М., 1979.- Т.2.

4. Гальперин ПЯ. Лекции по психологии. М., 2005.

5. Молдавский Д.Ф. Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. - 2008. - № 2.

6. Задачи по физике / Под ред. О.Я. Савченко. -М.: Наука, 1988.

7. Молдавский Д.Ф., Кузнецова О.В. Матер. 8-й Междунар. конф. «Физика в системе современного образования»: 29 мая - 3 июня. - СПб., 2005. - Книга 2.

8. Молдавский Д.Ф., Кузнецова О.В. Матер. 9-й Междунар. конф. «Физика в системе современного образования»: 4-8 июня. - СПб., 2007. - Т. 2.

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ПЕРЕПОДГОТОВКИ УЧИТЕЛЕЙ-ПРЕДМЕТНИКОВ В РАМКАХ ПРОЦЕССА ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ

SOME ASPECTS OF TEACHER REFRESHER COURSE IN REGARDS TO EDUCATION INFORMATIZATION PROCESS

М.Л. Соболева

В статье рассматривается альтернативный подход к переподготовке кадров системы среднего образования (учителей-предметников) в области информатизации.

Ключевые слова: переподготовка кадров, повышение квалификации учителей, информационно-коммуникационные технологии в образовании, тренинги по информационно-коммуникационным технологиям в образовании.

Soboleva M.L.

The article presents an alternative approach to conducting secondary school teacher refresher course in regards to informatization.

Keywords: refresher course, improving teaching qualification, information and communication technology in education, training in using information and communication technology in education.