Экспериментальная компетентность будущего учителя физики

УДК 371.125.3+371.31:53

М. С. Павлова

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ КОМПЕТЕНТНОСТЬ БУДУЩЕГО УЧИТЕЛЯ ФИЗИКИ

В статье раскрывается необходимость формирования экспериментальной компетентности будущего учителя физики с позиций теории развивающего обучения. Приведены примеры экспериментальных заданий, позволяющих реализовать их в практической деятельности.

Ключевые слова: ситуация неопределенности, экспериментальная компетентность, развивающее обучение, проблемные ситуации.

Одним из показателей результативности деятельности учителя физики является степень использования им учебного физического эксперимента в процессе обучения, что имеет объективные причины, которые неоспоримы.

Молодым специалистам приходится работать в условиях, значительно отличающихся от тех, в которых они обучались. Это связано с рядом факторов:

1. Ускоренное развитие общества и техники привело к изменению содержания обучения, вариативности школьных программ, обновлению методической литературы и учебно-технического комплекса школьного кабинета физики (внедрение в учебный процесс цифрового и автоматизированного оборудования).

2. Россия в силу геополитических и исторических причин является крайне неоднородной в разных аспектах жизни людей. По мнению Ю. И. Калиновского, в силу масштабности и неравномерности развития различных регионов в школах присутствуют сразу три типа цивилизации: а) традиционное общество (сельские регионы); б) индустриальное (промышленные города); в) постиндустриальное информационное общество (крупные города, мегаполисы) [1].

3. Неоднородность контингента учащихся (уровень подготовки, количество человек в классе и т. д.) и др.

Перечисленные факторы позволяют говорить о неопределенности условий, в которых будет работать будущий учитель физики. Согласно толковому словарю, это условия, которые не описаны по всем своим характеристикам (качествам), точно не установлены (словарь С. И. Ожегова, Н. Ю. Шведовой [2]). Поэтому каждому учителю необходимо уметь адаптироваться к условиям работы, выявлять сущность возникающих проблем и возможные способы решения.

Задача вуза - подготовить будущих учителей к выполнению педагогических функций в любых нестандартных (или проблемных) ситуациях. В связи с этим в очередной раз встает вопрос о компетентности. Действительно, под компетентностью, по мнению О. Е. Лебедева [3], следует по-

нимать способность действовать в ситуациях неопределенности. На это же указывает В. В. Башев, характеризуя компетентность как возможность переноса способностей в условия, отличные от начальных.

Структура профессиональной компетентности представлена в работах А. К. Марковой, Л. М. Митиной, В. А. Сластёнина, В. И. Коломина и многих других [4-7]. Но и сегодня, несмотря на предлагаемые государственные образовательные стандарты третьего поколения, актуальность разработки и уточнения перечня компетенций от общих до частных (предметных), связанных с определенной специальностью, очень высока [8].

Анализ содержания методики обучения физике показал, что абсолютно все компоненты научных знаний связаны с физическим экспериментом. Он является одним из основных методов обучения, предметом изучения и средством наглядности. Его значение настолько велико, что формирование у будущих учителей физики компетентности в области учебного физического эксперимента (далее -УФЭ) является необходимым условием их подготовки к профессиональной деятельности. Иными словами, ее целесообразно относить к базовым компетентностям. Под экспериментальной компетентностью будем понимать освоение учителем физики компетенций в области УФЭ. Компетенция, в свою очередь, является требованием к образовательной подготовке. Она выражается в готовности и способности будущего учителя установить связь между знанием и ситуацией, сформировать процедуру решения возникшей проблемы.

Характерные черты и проявления компетенций в области УФЭ:

1. Компетенция в области основного оборудования школьного кабинета физики (далее - ШКФ): знание оборудования и умение пользоваться им; способность получать информацию о приборах и новых разработках, реализовывать УФЭ с помощью имеющегося основного оборудования, внедрять новое оборудование в процесс обучения физике, создавать принципиально новые экспериментальные установки при замене приборов, использовать возможности самодельных приборов.

2. Компетенция в области ученического физического эксперимента (фронтальных лабораторных работ, работ физического практикума, домашних экспериментальных работ, экспериментальных задач и эксперимента с использованием компьютера): знание методики ученического эксперимента, владение техникой его проведения, осознание его значимости, способность проектировать и реализовывать эксперимент.

3. Компетенция в области демонстрационного эксперимента (далее - ДЭ): знание методики ДЭ, владение техникой его проведения, осознание его значимости; умение проводить ДЭ, раскрывая его связь с теоретическим материалом; способность проектировать экспериментальные установки.

4. Компетенция в руководстве познавательной деятельностью учащихся в процессе наблюдения и исследования физических явлений: знание системы УФЭ и осознание ее значимости для познавательной деятельности; способность сделать выбор вида и метода проведения УФЭ в зависимости от поставленных дидактических задач, организовать познавательную деятельность (в большей степени самостоятельную) при проведении физического эксперимента в школе и дома, контролировать ее и оценивать.

5. Компетенция в области правил техники безопасности: знание правил; способность соблюдать правила при выполнении УФЭ; способность рационально организовать учебный процесс при проведении УФЭ с целью сохранения здоровья учащихся и учителя (предвидеть и предупредить возникновение опасных ситуаций).

Формирование экспериментальной компетентности у будущего учителя физики проводится на основе следующих принципов:

1. Ведущую роль играют теоретические знания. Они служат генетически исходной основой всех проявлений целостной системы профессиональных знаний, отражают ее внутренние связи и выходят за пределы чувственных представлений.

2. Обучение ведется в условиях, приближенных к реальным, на высоком уровне трудности, с использованием проблемного подхода.

3. Обучение ведется «от общего к частному». При проведении эксперимента знания физики конкретизируются на изучении отдельных объектов природы и объяснении их особенных и единичных проявлений. При этом лучше использовать системно-структурный подход, позволяющий анализировать и исследовать рассматриваемый объект.

Названные принципы определяют основные подходы в формировании экспериментальной компетентности с позиций теории развивающего обучения, способствующего активной познавательной

деятельности и осознанию студентом процесса учения, что поможет будущим учителям легче адаптироваться к реальным условиям работы.

Рассмотрим подробнее практическую реализацию указанных выше принципов на примере некоторых заданий, направленных на формирование компетенции в области ученического физического эксперимента. Ведущее место занимают задания, в формулировке которых минимально конкретизированы условия, т. е. создаются проблемные ситуации.

Начальный этап — ознакомительный (запоминание, понимание).

1.1. По одной теме школьного курса физики составьте систему УФЭ (задание можно выполнять в паре, тема по выбору студента). Результаты внесите в таблицу (пример заполнения представлен в таблице 1).

1.2. Подобранный Вами эксперимент апробируйте на реальном оборудовании, в случае необходимости внесите корректировки в его описание; после выполнения фронтальной лабораторной работы (или работы физического практикума), экспериментальной задачи и домашней экспериментальной работы составьте отчеты об их выполнении с позиции «ученик».

Цели:

- закрепление и уточнение знаний о системе УФЭ; знакомство с источниками информации, содержащими методический опыт проведения УФЭ; знакомство с оборудованием, необходимым для реализации конкретной системы эксперимента; первоначальное знакомство с методикой и техникой УФЭ;

- формирование умений определять вид УФЭ по его описанию, выявлять взаимосвязи между всеми видами УФЭ при изучении конкретной темы, работать с конкретными приборами при сборе экспериментальных установок;

- формирование умений проводить ДЭ и ученический физический эксперимент, составлять отчеты о проведении последнего с позиции «ученик»;

- развитие способности предвидеть и предупреждать возникновение опасных ситуаций при подборе системы УФЭ.

Предлагаемые задания (1.1 и 1.2) выполняются, как правило, на начальных этапах обучения и имеют опережающий характер, так как студенты еще подробно не изучали методику и технику УФЭ и практически не знакомы с оборудованием ШКФ. Задания позволяют наглядно увидеть весь спектр физического эксперимента по отдельным темам и не ограничиваться при его использовании только двумя видами (демонстрационным и лабораторным).

Таблица 1

Система учебного физического эксперимента по теме «Взаимодействие заряженных тел»

Класс и тема школьного курса физики (или элемент научных знаний):

_______________8-й класс. Взаимодействие заряженных тел_______________

Основной эксперимент

_ДЭ_

ФЛР

Цель:

Подтвердить факт электризации тел и существования двух видов электрических зарядов

Пронаблюдать на опыте взаимодействие заряженных тел

Перечень приборов и оборудова-

1. Палочки из стекла и эбонита

2. Штативы изолирующие

3. Кусок меха или шерсти, ацетатное полотно ^ или шелк

4. Маятники (гильзы) электростатические

4. Нитки

5. Палочки из стекла и эбонита

Схема установки

Ход эксперимента

1. Зарядить (наэлектризовать) маятники

(гильзы) разными палочками, предварительно потерев:

- стекло о газету (шелк);

- эбонит о шерсть или друг о друга.

2. Зарядить одной палочкой обе гильзы

1. Подвесить стеклянную палочку на нитяной петле и наэлектризовать ее.

2. Наэлектризовать вторую стеклянную палочку.

3. Поднести палочку к первой и пронаблюдать их взаимодействие.

4. Снять стеклянную палочку с петель.

5. Проделать аналогичный опыт с эбонитовыми палочками, потертыми о шерсть (мех), и пронаблюдать их взаимодействие.

6. Поднести к подвешенной эбонитовой палочке наэлект-

ризованную стеклянную палочку и пронаблюдать их взаимодействие_________________________________________

Вариант эксперимента

Гильзы можно заменить электростатическими султанами

Аналогичные опыты можно проделать с наэлектризованными подручными телами

Рекомендации

При передаче электрического заряда от одного тела к другому стараться обеспечить максимальную площадь их соприкосновения

Дополнительный эксперимент

ЭЗ

_ДЭР_

ЭК

Доказать, что стеклянная палочка, наэлектризованная трением о шелк, имеет заряд другого знака, чем заряд эбонитовой палочки, наэлектризованной трением о мех

В опыте принимают участие только 3 тела: вы, свеча (горящая) и катушка ниток. Доказать, что одно из трех тел может быть наэлектризовано и его электризация может быть доказана с помощью двух других тел

Взаимодействие заряженных султанов (одноименно заряженных, разноименно заряженных). Компакт-диск: Физика. 10-11 классы. Подготовка к ЕГЭ. Под ред. Ханнанова Н. К. - М.: Просвещение, 2004.

Примечание: ДЭ (демонстрационный эксперимент), ФЛР (фронтальная лабораторная работа), ФП (физический практикум), ЭЗ (экспериментальная задача), ДЭР (домашняя экспериментальная работа), ЭК (эксперимент с использованием компьютера).

Промежуточный этап — применение знаний, умений, навыков и способностей в типичных ситуациях.

2. Пользуясь образовательным стандартом среднего образования по физике, выберите экспериментальное исследование (наблюдение) из раз-

дела «Механика», которое может быть проведено в виде ФЛР типа «Выполнение косвенных измерений» (индивидуально, самостоятельно).

2.1. Составьте план работы, используя алгоритм планирования проведения косвенных измерений.

ния

2.2. Проведите ФЛР и составьте отчет в краткой форме (или в полном объеме) с позиции «ученик».

2.3. Проверьте аналогичный отчет у одногруппника и оцените его работу.

Например: выписка из стандарта «Механика... Проведение экспериментальных исследований равноускоренного движения тел...». На основе этого формулируем цель ФЛР: определение ускорения тела при равноускоренном движении.

Примечание: раздел, вид ученического физического эксперимента и тип работ варьируются.

Цели:

- применение знаний методики и техники ученического физического эксперимента на практике; приобретение знаний об основном оборудовании ШКФ, предназначенном для ФЛР и работ физического практикума, формирование умений работать с ним;

- формирование умения работать с государственным образовательным стандартом по физике; развитие способностей планировать ученический эксперимент, в частности фронтальные лабораторные работы.

Задания выполняются с опорой на теоретические знания: знания структуры и содержания государственного образовательного стандарта по физике, методики ученического физического эксперимента, физической теории выбранного экспериментального исследования. Задания создают проблемные ситуации, связанные с необходимостью моделировать эксперимент (составить план проведения эксперимента, подобрать оборудование) и реализовать его в практической деятельности. В случае необходимости вносятся корректировки в модель.

Заключительный этап — творческий.

3.1. Спроектируйте учебный физический эксперимент (пример представлен в таблице 2) и апробируйте его (индивидуально).

Проект физического

Цели:

- закрепление и приобретение знаний об оборудовании ШКФ, формирование умений работать с ним;

- формирование способности проектировать физический эксперимент и проводить его в зависимости от реальных условий.

Задание, имеющее такие же характеристики, как предыдущее, но с уровнем трудности более высоким, проводится на промежуточных и заключительных этапах формирования компетенций. При выполнении задания осуществляется пошаговый переход от описания физического явления в природе к его моделированию с помощью основного оборудования ШКФ. Задание выполняется в несколько шагов.

1. Пользуясь стандартом по физике, выделить физические явления, которые необходимо пронаблюдать (исследовать), и сформулировать его определение.

2. Описать физическое явление, указав его структурные элементы. Описать объекты и условия, реально наблюдаемые в природе (во всевозможных вариациях):

а) изучаемый объект в начальном состоянии (ИО0) - вещество, поле, физическое тело с характеристиками до взаимодействия;

б) воздействующий объект (ВО) - вещество, поле, физическое тело, с которыми изучаемый объект приводится во взаимодействие;

в) изучаемый объект в новом состоянии (ИОн) -вещество, поле, физическое тело с характеристиками после взаимодействия;

г) условия взаимодействия изучаемого и воздействующего объектов (УВ) - характеристики обстановки, в которой происходит взаимодействие.

Таблица 2

мента «Электризация тел»

Физическое явление

Структурные элементы физического явления Моделирование физического явления

Оборудование Результат моделирования

ИОо Нейтральное физ. тело (тв., ж., газ) ПО Эбонитовая палочка, стеклянная палочка, линейка школьная, ручка, бумага, цинковая пластина, капельница с водой, спиртовка, свечка и т. д. ПО и УЭ становятся наэлектризованными, знаки зарядов противоположны и зависят от структурных особенностей взаимодействующих тел

ВО Физ. тело, отличающееся по структурным свойствам от ИОп УЭ Мех, шелк, бумага, резина, дуговая лампа

ИОн Физическое тело, несущее заряд И Электроскоп, электрометр

УВ Соприкосновение (трение, удар), влияние, облучение

Примечание: полная совокупность управляющих элементов может быть использована при организации исследовательской работы в группах во время проведения кратковременного фронтального лабораторного эксперимента.

3. В соответствие структурным элементам физического явления подобрать оборудование, с помощью которого можно реализовать его в ШКФ (лаборатории по методике обучения физики):

а) прибор-объект исследования (ПО) - прибор, состояние которого изучается в эксперименте, соответствует ИОд;

б) управляющий элемент (УЭ) - прибор, с помощью которого осуществляется воздействие на объект исследования, соответствует ВО;

в) индикатор (И) - прибор, преобразующий изменение состояния объекта в воспринимаемый сигнал.

4. Моделирование физического явления: краткое описание предполагаемых результатов эксперимента, при необходимости зарисовка установки.

Экспериментальные задания, сформулированные в общем виде, формируют способности самостоятельно ставить проблемы и искать их решения, создавать в ходе проектной деятельности новые продукты. Задания позволяют организовать поисковую мыслительную работу и рефлексию. Студент становится активным, у него появляется интерес и мотив к обучению. Таким образом, у будущих учителей физики формируется экспериментальная компетентность с позиций развивающего обучения.

Список литературы

1. Калиновский Ю. И. Философия образовательной политики. М., 2000.

2. Ожегов С. И., Шведова Н. Ю. Толковый словарь русского языка. Изд. 4-е. М.: ИТИ ТЕХНОЛОГИИ, 2005. 941 с.

3. Лебедев О. Е. Компетентностный подход в образовании // Школьные технологии. 2004. № 5. С. 3-12.

4. Маркова А. К. Психологический анализ профессиональной компетентности учителя // Советская педагогика. 1990. № 8. С. 82-88.

5. Митина Л. М. Психология профессионального развития учителя. М., 1998.

6. Сластёнин В. А. Педагогика. М., 2002.

7. Коломин В. И. Компетентностный подход в профессиональной подготовке учителя физики // Наука и школа. 2008. № 1. С. 5-7.

8. Калина И. Профессиональный стандарт педагогической деятельности: требования к учителю и к педагогическому образованию / Под ред. Я. И. Кузьминова, В. Л. Матросова, В. Д. Шадрикова // Вестник образования. 2007. № 7. С. 17-34.

Павлова М. С., старший преподаватель.

Восточно-Сибирская государственная академия образования.

Ул. Нижняя Набережная, 6, г. Иркутск, Иркутская область, Россия, 660011.

E-mail: pavlova2001@mail.ru

Материал поступил в редакцию 19.11.2009.

M. S. Pavlova

EXPERIMENTAL COMPETENCE OF A FUTURE TEACHER OF PHYSICS

The article reveals the need of formation of experimental competence of a future physics teachers from a position of developmental education theory. The examples of experimental tasks which enable to implement it in practice are given.

Key words: situation of uncertainty, experimental competence, developmental learning, problem situations.

East Siberian State Academy of Education.

Ul. Nizhnaya Naberezhnaya, 6, Irkutsk, Irkutsk oblast, Russia, 660011.

E-mail: pavlova2001@mail.ru