Подготовка будущих учителей физики к формированию у учащихся системы знаний по истории фундаментального физического эксперимента в современных условиях развития высшего педагогического образования

ПЕДАГОГИКА: ТЕОРИЯ И МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ

УДК 53

Е. С. Ремизова, Е. В. Оспенникова

ПОДГОТОВКА БУДУЩИХ УЧИТЕЛЕЙ ФИЗИКИ К ФОРМИРОВАНИЮ У УЧАЩИХСЯ СИСТЕМЫ ЗНАНИЙ ПО ИСТОРИИ ФУНДАМЕНТАЛЬНОГО ФИЗИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ РАЗВИТИЯ ВЫСШЕГО ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Рассматриваются содержание и методика подготовки студентов педагогических специальностей к преподаванию вопросов истории науки в школьном курсе физики. Обсуждается программа учебного модуля «Изучение вопросов истории физики в условиях информационно-насыщенной учебной среды» в составе курса «Теория и методика обучения физике».

Ключевые слова: история научного эксперимента, учебный модуль, теория и методика обучения физике, информационно-коммуникационные технологии.

История науки - важная часть содержательной, методологической и общекультурной подготовки будущего учителя. Знание истории физики и обучение физике с использованием материалов по истории науки помогает учителю более успешно решать в своей профессиональной деятельности весь комплекс образовательных задач - обучение, развитие и воспитание учащихся. Действительно, изучение вопросов истории научного знания способствует: 1) повышению качества усвоения учебного материала;

2) более глубокому осмыслению вопросов методологии познания и формированию естественнонаучного стиля мышления; 3) пониманию роли науки в развитии культуры человеческой цивилизации и роли личности в науке; 4) осознанию взаимосвязи и взаимовлияния наук в ходе их исторического развития;

5) росту интереса к изучению естественнонаучных дисциплин за счет обогащения гуманитарной составляющей предметного знания; 6) развитию умений и навыков самостоятельной работы с разнообразными источниками информации по истории науки.

Проблеме содержания учебных материалов по истории научного знания и методики их использования в обучении посвящено немало научно-педагогических исследований (П. С. Кудрявцев, Ф. Розенбер-гер, В. И. Лебедев, Г. Липсон, Б. И. Спасский, Е. И. Савелова, А. В. Усова, В. А. Ильин., Е. С. Пу-рышева, Г. М. Голин, Н. В. Шаронова, Д. А. Исаев, Ю. К. Королёв, С. Р. Филонович, Ф. М. Дягилев,

Н. Я. Молотков, В. Б. Дивак и др.). Несмотря на накопленный в педагогической науке опыт решения ключевых вопросов данной проблемы, в массовой учебной практике рассмотрение вопросов по истории научного знания в процессе предметной подготовки уча-

щихся по-прежнему носит эпизодический и в большинстве случаев стихийный характер. Материал исторической тематики традиционно воспринимается и педагогами и учащимися как дополнительный и необязательный для изучения. В лучшем случае считается, что подготовка учащихся по вопросам истории развития науки должна осуществляться в специальное учебное время, например на занятиях соответствующих элективных курсов.

В педагогических вузах изучение вопросов истории научного знания осуществляется более планомерно. Как правило, эта работа проводится в рамках курсов региональной компоненты вузовского образования («История физики», «Концепции современного естествознания» и др.).

Изучение учащимися (студентами) материалов истории науки может осуществляться в рамках:

1) основных учебных курсов - очных или дистанционных («встраивание» материалов по истории науки в содержание изучаемого предмета); 2) очных элективных курсов по истории развития научного знания; 3) дистанционных элективных курсов по истории науки; 4) самообразования.

Наиболее распространенным в массовой учебной практике является первое из указанных направлений работы. В рамках этого направления реализуются, как правило, два подхода к изучению материалов по истории науки. Первый подход - традиционный - предполагает изучение вопросов истории научного знания как дополнительного к предметному курсу учебного материала. Данный подход является весьма «затратным» по отношению к использованию учебного времени и поэтому, как правило, не находит поддержки у педагогов-практиков. Второй - назовем его

контекстным - связан с изучением вопросов истории науки в рамках традиционной учебной деятельности по освоению основного предметного курса, но организованной на учебном материале, включающем вопросы истории науки. В процессе работы над основным курсом осуществляется: обсуждение содержания фундаментальных опытов в их историческом формате; осмысление структуры и содержания физической теории в рамках обсуждения исторических этапов и стадий ее становления; решение задач исторического содержания; выполнение творческих теоретических и практических проектов с использованием материалов исторической тематики и т. п. Другими словами, предметный курс в той или иной его части осваивается учащимися в контексте истории развития предметного знания. Данный подход представляется более рациональным, но требует при этом разработки соответствующих его специфике дидактических и учебно-методических материалов.

В условиях ИКТ-насыщенной среды и тот и другой подходы к обучению могут быть реализованы с использованием средств новых информационных и коммуникационных технологий, что будет способствовать несомненному росту эффективности обучения.

Вне зависимости от подхода любой учебный курс, содержащий материалы исторической тематики, как правило, ориентирует учащихся на самостоятельную работу с различными источниками исторической информации. Надо отметить, что в настоящее время значительная часть образовательных ресурсов исторической направленности существует в основном в полиграфическом формате и представляет собой «автономные» (т. е. слабо взаимодействующие с основными предметными курсами) учебные материалы. К тому же такие ресурсы носят, как правило, справочно-информационный или художественно-публицистический характер. Пока еще мало пособий, ориентирующих учащихся на активную деятельность, на инициативу и творчество в работе с предметным историческим контентом. Наряду с полиграфическими пособиями исторической тематики непрерывно развиваются система и наполнение сетевых источников информации по истории научного знания. Сетевая составляющая исторического контента отличается достаточным богатством и разнообразием предметного содержания и в ряде случаев эффективно реализует новые возможности виртуальной среды обучения (гипертекстовая организация информации, яркие иллюстрации, интерактивные модели, анимации и пр.). Наряду с достоинствами цифровой ресурсной базы по истории науки следует указать и на ее недостатки, а именно: цифровые материалы исторического содержания, представленные на образовательных сайтах Интернета, так же как и полиграфические, носят преимущественно справочно-информационный характер, к тому же они в значительной степени разрознены и плохо систематизированы. Требу-

ет существенного качественного развития и разнообразия мультимедиа составляющая цифрового исторического контента.

Учитель современной школы должен умело распорядиться быстро нарастающим образовательным ресурсом (цифровым, полиграфическим) по истории естествознания. В связи с этим для него являются необходимыми знания о методике и опыте организации самостоятельной работы учащихся с размещенными в разных источниках информации материалами исторической тематики.

На сегодня в теории и практике обучения физике достаточно ярко обозначило себя противоречие между общекультурной ценностью знаний по истории науки и важностью их приобретения учащимися средней общеобразовательной школы, с одной стороны, и недостаточным отражением вопросов истории науки в содержании школьного курса физики, невысоким уровнем готовности учителей к организации деятельности учащихся по изучению истории становления научного знания, эффективному применению с этой целью средств ИКТ, отсутствием соответствующего дидактического и учебно-методического обеспечения процесса обучения, с другой стороны.

Анализ результатов констатирующего педагогического эксперимента, проведенного в средних общеобразовательных школах г. Перми, указывает на невысокий уровень интереса и учителей и учащихся к вопросам истории науки. Данные опроса свидетельствуют об очень ограниченном круге используемых в обучении источников информации и весьма недостаточном применении в обучении современных информационных технологий обучения. В связи с этим является актуальной проблема целенаправленной подготовки студентов педагогических вузов и практикующих учителей к организации учебной деятельности школьников, связанной с освоением вопросов истории становления научного знания. Студентов необходимо познакомить: со структурой знаний по истории науки; методами и приемами изучения материалов исторического содержания; особенностями организации самостоятельной работы учащихся и средствами ее дидактического обеспечения, в том числе средствами ИКТ; разновидностями элективных курсов (ЭК) по истории научного знания; требованиями к разработке курсов исторической направленности, в том числе с разработанными в педагогической науке (А. Ю. Пентин, М. Ю. Олешков и др.) подходами к проектированию структуры и содержания ЭК (фундаментальным, методологическим, универсальным, прагматичным, деятельностно-ценностным, ком-петентностным и др.). Успешное решение этих вопросов возможно за счет введения в курс дисциплины «Теория и методика обучения физике» специального учебного модуля «Изучение вопросов истории физики в условиях информационно-насыщенной учебной среды». Содержательной основой для раз-

работки программы модуля может стать любой компонент структуры исторического знания, например «История фундаментального физического эксперимента» (базовый содержательный компонент модуля).

В рамках настоящего исследования разработана и обоснована программа такого модуля. В содержание учебной программы модуля входят вопросы теории и методики организации учебной деятельности учащихся по изучению вопросов истории науки, анализ структуры и содержания полиграфических и цифровых ресурсов по истории науки (в том числе по содержательному базовому компоненту модуля), вопросы методики использования средств ИКТ в преподавании вопросов истории науки. Базовым содержательным компонентом модуля является история фундаментального физического эксперимента (ФФЭ).

Программа модуля отражает содержание части программы лекционного курса и практических занятий по дисциплине «Теория и методика обучения физике» (Федеральный компонент ГОС ВПО ОПД.Ф.04. Дисциплина «Теория и методика обучения физике: общие вопросы, частные вопросы». Физика/ Специальность: 050203 - физика; квалификация: учитель физики) [1]. В результате освоения программы модуля студент должен:

а) решать задачи, соответствующие ключевой профессиональной компетентности: пользоваться с традиционными и цифровыми (локальными и сетевыми) источниками информации, отбирать, систематизировать и обобщать информацию, владеть практическими умениями и навыками в области использования компьютерной техники и программного обеспечения; работать с поисковыми системами, пользоваться стандартными офисными программами для обработки информации; владеть навыками решения профессиональных задач в условиях групповой и коллективной деятельности;

б) решать задачи, соответствующие базовой профессиональной компетентности: формулировать цели обучения и определять в соответствии с поставленными целями содержание учебных занятий; отбирать рациональные методы и приемы обучения, выбирать или самостоятельно проектировать необходимые для учебного процессе средства обучения; владеть методикой организации самостоятельной работы учащихся, в том числе методикой организации их самостоятельной исследовательской деятельности; обеспечивать необходимые условия для работы учащихся в парах и малых группах; строить учебный процесс с учетом индивидуальных особенностей учащихся (интересов, способностей и пр.);

в) решать задачи, соответствующие специальной профессиональной компетентности: осуществлять поиск, анализ и отбор ресурсов и инструментов учебной деятельности, которые могут быть использованы при изучении вопросов истории фундаментального физического эксперимента в школьном курсе физи-

ки; определять методы и приемы рационального использования традиционных средств обучения и средств ИКТ при организации учебной работы школьников по изучению вопросов истории фундаментального физического эксперимента; разрабатывать авторские цифровые ресурсы и дидактические материалы для самостоятельной работы учащихся по физике с использованием различных компонентов виртуальной среды; учитывать при подготовке ресурсов и материалов специфику физического эксперимента как метода познания, а также аспекты истории его постановки и роли в развитии науки; проектировать учебные занятия (уроки, учебные конференции, учебные семинары, лабораторные работы) по физике с использованием материалов истории ФФЭ; включать в дидактическую структуру занятия учебную работу школьников по изучению истории ФФЭ с применением средств ИКТ; осуществлять в условиях ИКТ-насыщенной предметной среды руководство самостоятельной учебной работой школьников по изучению вопросов истории фундаментального физического эксперимента; содействовать в связи с этим формированию предметной ИКТ-компетентности учащихся.

В ходе исследования определены требования к обязательному минимуму содержания программы модуля по базовому компоненту модуля. В состав образовательного минимума входят: 1) понятие фундаментального физического эксперимента (ФФЭ); 2) состав ФФЭ; 3) видовое разнообразие и содержание цифровых ресурсов по истории физики, и в частности по истории ФФЭ (СБ- и Интернет-ресурсы); 4) содержание специальной предметной компетентности обучаемых, в том числе ИКТ-компетентности, обеспечивающей их эффективную самостоятельную работу с материалами по истории ФФЭ; 5) виды учебной деятельности школьников с традиционными и цифровыми учебными материалами по истории физического эксперимента; 6) виды дидактических материалов для самостоятельной работы учащихся с традиционными и цифровыми ресурсами по истории ФФЭ; 7) особенности методики организации самостоятельной работы учащихся с цифровым контентом по истории фундаментального физического эксперимента; 8) формы организации и особенности проектирования учебных занятий, включающих изучение школьниками истории ФФЭ с применением средств ИКТ.

В рамках модуля студенты не только приобретают необходимые знания, но и осваивают начальный опыт подготовки авторских дидактических материалов по истории научного знания (в том числе цифровых) для организации самостоятельной работы учащихся в предметной виртуальной среде, а также опыт проектирования учебных занятий по физике, включающих использование учащимися традиционных и цифровых материалов по истории ФФЭ. Приобретенный студентами опыт и подготовленные ресурсы могут быть впоследствии применимы: 1) в преподавании про-

фильных учебных курсов в средней общеобразовательной школе; 2) преподавании элективных курсов (предметных, интегративных). Ресурсы могут быть использованы в рамках различных форм обучения (очных, заочных, дистанционных).

Текущий, промежуточный и итоговый контроль знаний студентов предполагает выполнение следующих заданий:

1) интегрированный тест (по базовым понятиям модуля): а) по содержанию базового компонента учебного модуля «История фундаментального физического эксперимента»; б) методике организации занятий, включающих изучение учащимися вопросов истории ФФЭ; в) методике проектирования элементов комплекта дидактических и учебно-методических материалов к модулю;

2) выполнение творческого проекта по содержанию модуля:

а) разработка комплекта цифровых дидактических материалов для самостоятельной работы учащихся в виртуальной среде по изучению вопросов истории фундаментального физического эксперимента (выбор ФФЭ осуществляется студентами в рамках основных разделов школьного курса физики);

б) разработка учебно-методического комплекса (УМК) занятия (урока, учебной конференции или семинара, лабораторной работы) по физике, включающего изучение школьниками вопросов истории физического эксперимента с применением средств ИКТ (УМК занятия должен быть ориентирован на использование учащимися в ходе подготовки к занятию и при его проведении цифровых ресурсов на СБ, ресурсов Интернета и инструментов виртуальной среды обучения, а также подготовленных студентами авторских цифровых дидактических материалов);

3) защита проекта «Учебно-методический комплекс занятия» (в проект входят: сценарий занятия, комплект дидактических материалов к занятию, в том числе цифровых).

Содержание разрабатываемых студентами комплектов цифровых дидактических материалов для самостоятельной работы учащихся в виртуальной среде связано с конкретными историческими экспериментами. В состав комплекта входят: 1) структурированное описание исторического опыта (по обобщенному плану изучения научного факта);2) слад-фильм со звуковым сопровождением, соответствующий первому уровню детализации описания; 3) опорный конспект (второй - сокращенный вариант описания исторического опыта); 4) презентация опорного конспекта (со звуковым сопровождением); 5) демонстрационная или интерактивная модель исторического эксперимента (авторская модель или ссылка на электронный ресурс, содержащий модель-аналог ФФЭ);

6) историческая справка о жизни и деятельности ученого, осуществившего постановку опыта; 7) задания

для самостоятельной работы учащихся с материалами модуля; 8) рекомендации по выполнению заданий для самостоятельной работы; 9) тест, контролирующий усвоение учащимися содержания исторического эксперимента [2].

Разработка комплекта дидактических материалов выполняется для одного из фундаментальных опытов. Выбор фундаментального эксперимента для разработки цифровых дидактических материалов и УМК осуществляется студентом в рамках основных разделов школьного курса физики. Для разработки комплекта дидактических материалов в рамках настоящего модуля студентам предлагаются следующие группы опытов: 1) опыты, благодаря которым было положено начало новым разделам (направлениям) науки (такие опыты, как правило, называют фундаментальными); 2) опыты, с помощью которых была доказана справедливость фундаментальных теорий;

3) опыты - «решающие эксперименты», окончательно отвергнувшие или подтвердившие справедливость теоретического предположения (гипотезы); 4) опыты, позволившие открыть отдельные явления природы; 5) опыты, позволившие установить свойства и закономерности открытых ранее явлений; 6) опыты, в которых определяется точное значение величин и постоянных; 7) опыты и исследования по созданию новых экспериментальных средств и методов, новых материалов, техническому использованию открытых явлений (классификация по Г. М. Голину).

Работа студентов над проектами организуется в малых учебных группах. Это обеспечивает необходимые условия для обмена идеями и опытом выполнения учебных заданий как на занятии, так и в условиях самостоятельной работы над выполнением творческих проектов в лаборатории педагогического проектирования, также создания завершенных и дидактически значимых цифровых ресурсов по истории ФФЭ. Защита проектов студентов реализуется в традиционном варианте (устное выступление с презентацией цифрового ресурса) и WEB-варианте.

Наиболее качественные и творчески реализованные проекты могут составить основу для курсовых и выпускных квалификационных работ студентов (см. перечень), а также конкурсной научно-методической работы (региональные и федеральные конкурсы). Лучшие работы студентов публикуются.

Реализация программы модуля в вузе позволила существенно повысить качество подготовки будущих учителей в области методики преподавания физической науки в средней общеобразовательной школе, в частности обеспечила формирование необходимого уровня профессиональной компетентности будущих учителей в организации учебной работы школьников по освоению вопросов истории фундаментального физического эксперимента с применением средств ИКТ.

Список литературы

1. Цифровые образовательные ресурсы в школе: методика использования. Естествознание: сб. учеб.-метод. мат-лов для пед. вузов / сост. Е. В. Оспенникова. Н. П. Безрукова, А. С. Звягина; под общ. ред. Е. В. Оспенниковой. М.: Университетская книга, 2008.

2. Оспенникова Е. В., Оспенников Н. А., Ремизова Е. С. Изучение вопросов истории физической науки в средней общеобразовательной школе в условиях применения информационных и коммуникационных технологий обучения. История фундаментального физического эксперимента: учеб.-метод. пособие. Пермь: Перм. гос. пед. ун-т, 2007. 193 с.

Ремизова Е. С., аспирант.

Пермский государственный педагогический университет.

Ул. Пушкина, 42, г. Пермь, Пермская область, Россия, 614990.

E-mail: ospennikov@bk.ru

Оспенникова Е. В., доктор педагогических наук, профессор, зав. кафедрой мультимедийной дидактики и информационных технологий обучения.

Пермский государственный педагогический университет.

Ул. Пушкина, 42, г. Пермь, Пермская область, Россия, 614990.

E-mail: evos@bk.ru

Материал поступил в редакцию 12.10.2009

E. S. Remizova, E. V Ospennikova

TRAINING FUTURE TEACHERS OF PHYSICS IN FORMING OF SYSTEMIC KNOWLEDGE ON THE HISTORY OF FUNDAMENTAL PHYSICAL EXPERIMENT AMONG SCHOOL PUPILS IN THE CONTEMPORARY SETTING

OF HIGHER PEDAGOGICAL EDUCATION

The article discusses the content and methods of training students of pedagogical specializations in teaching the elements of the History of Science in the school course of Physics. The programmer of the educational module «Teaching the history of physic by means of information and communicative technologies» in the framework of the «Theory and methods of teaching Physics» course is proposed.

Key words: the history of scientific experiment, educational module, theory and methods of teaching Physics, information and communicative technologies.

Remizova E. S.

Perm State Pedagogical University.

Ul. Pushkina, 42, Perm, Peermskaya oblast, Russia, 614990.

E-mail: ospennikov@bk.ru

Ospennikova E. V

Perm State Pedagogical University.

Ul. Pushkina, 42, Perm, Peermskaya oblast, Russia, 614990.

E-mail: evos@bk.ru