Модель подготовки будущего учителя физики к обучению школьников решению прикладных задач

МОДЕЛЬ ПОДГОТОВКИ БУДУЩЕГО УЧИТЕЛЯ ФИЗИКИ К ОБУЧЕНИЮ ШКОЛЬНИКОВ РЕШЕНИЮ ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ

THE MODEL OF PREPARATION OF A FUTURE TEACHER OF PHYSICS FOR TRAINING SCHOOLCHILDREN FOR TO SOLVE APPLIED PROBLEMS

О. Ю. Дергунова, И. А. Крутова

В статье предложен способ решения одной из приоритетных задач профессиональной подготовки учителя физики, состоящей в формировании у него готовности организовывать деятельность учащихся по решению прикладных задач. Выделено содержание обобщенного метода решения прикладных задач. Описана модель методической системы подготовки студентов к обучению школьников обобщенному методу решения прикладных задач, связанных с разработкой технических устройств.

Ключевые слова: прикладная задача, разработка технического устройства, методика обучения, обобщенный метод, модель методической системы.

0. Yu. Dergunova,

1. A. Krutova

In article the way of solution of one of the prioritized problems of vocational training of the teacher of the physics, consisting in the formation of readiness to organize activity of pupils to solve applied problems, is offered. The essence of the generalized method of solving applied problems is allocated. The model of methodical system of preparation of students to teach schoolchildren the generalized method of solving applied problems connected with development of technical devices is described.

Keywords: an applied problem, development of a technical device, the training technique, the generalized method, model of methodical system.

Социально-экономические изменения, происходящие в российском обществе, оказывают существенное влияние на развитие образовательных систем, обуславливают повышение требований к качеству подготовки учащихся в средней школе. В свете современной образовательной парадигмы задача образования состоит в том, чтобы не только передать некоторую сумму знаний ученикам, но и подготовить их к жизни. Для выполнения поставленной задачи в федеральном компоненте государственного образовательного стандарта среднего общего образования усилена прикладная практическая направленность учебных предметов, в том числе и физики. Выделены такие цели обучения физике, как овладение учащимися умением решать практические задачи повседневной жизни, использовать технические устройства для изучения физических явлений; воспитание убежденности в необходимости разумного применения достижений науки и технологий для дальнейшего развития человеческого общества.

Модернизация системы среднего общего образования требует серьезных изменений в подготовке учителя физики. В ФГОС высшего профессионального образования третьего поколения по направлению подготовки 050100 «Педагогическое образование» в качестве основной профессиональной компетенции приведена «способность разрабатывать современные педагогические технологии с учетом особенностей образовательного процесса, задач воспитания и развития личности (ПК-12)» [1].

Осознавая необходимость обучения умению применять физические знания в практической деятельности, ученые предлагали различные способы формирования у

школьников экспериментальных и технико-конструкторских умений. Для достижения поставленной цели разработано множество дидактических средств: задачи с производственно-техническим содержанием (А. Т. Глазунов, И. М. Низамов, А. В. Усова и др.); изобретательские задачи (Г. С. Альтшуллер, Б. Л. Злотин, Т. Е. Гнедина и др.); творческие задачи по физике, экспериментальные задачи по конструированию технических объектов (В. Г. Разумовский, Б. Т. Войцеховский, З. М. Резников и др.), многие из которых сопровождаются решениями или указаниями по решению конкретной задачи. При этом предполагается, что, имея в своем распоряжении дидактическое обеспечение учебного процесса по физике, учитель без специальной подготовки сможет применить его для обучения учащихся умению решать практически значимые задачи. Однако, не владея методикой организации деятельности школьников на уроках такого типа, большинство учителей испытывают затруднения в применении таких дидактических средств в реальном учебном процессе.

Понимая актуальность формирования у будущего учителя физики прикладных умений, ученые разрабатывали способы подготовки к данному виду профессиональной деятельности через формирование у них экспериментальных, технико-конструкторских умений (И. М. Аги-бова, С. В. Анофрикова, И. А. Ильдяев, А. Б. Каримова, З. Ф. Мазур, А. А. Мотков, Л. А. Прояненкова, Г. П. Стефанова). Однако в методической науке остается не разработанной методическая система, целью которой является специальная подготовка студентов педагогических направлений к решению профессиональной задачи, связанной с обучением школьников решению прикладных задач, с

опорой на физические знания. Под прикладными задачами будем понимать задачи, требующие самостоятельной разработки технических объектов.

Для разработки данной методической системы установим, предоставляет ли школьный курс физики возможности для обучения учащихся деятельности по созданию технических объектов, а соответственно, существует ли потребность в подготовке учителя физики к данному виду деятельности. Анализ комплектов учебников по физике, входящих в федеральный перечень учебников, рекомендованных Министерством образования и науки РФ, показал, что учащиеся должны изучить как минимум 80 технических объектов. Значит, перед учителем встает проблема разработки содержания и способа организации деятельности школьников по их созданию.

Нами выделены типовые профессиональные задачи учителя физики, одной из которых является задача, связанная с подготовкой и проведением занятий по обучению учащихся решению прикладных задач [2].

Далее выясним, существует ли потребность в специальной подготовке учителя к решению этой профессиональной задачи, или сложившаяся системы подготовки учителя позволяет сформировать у него умения, необходимые для обучения школьников созданию технических объектов. Об эффективности методической подготовке учителя во многом можно судить по сформированному у учащихся умению применять физические знания в практической деятельности.

Результаты различных международных исследований (PISA, TIMES) [3-4], а также исследований отечественных ученых в данной области [5] позволяют констатировать, что в современном физическом образовании школьников существуют недостатки, приводящие к тому, что учащиеся не умеют применять физические знания для решения практически значимых задач. На наш взгляд, причина сложившегося положения состоит в неготовности учителя к организации такой деятельности учащихся.

Чтобы проверить, насколько эффективны сложившиеся подходы в подготовке учителя физики к решению типовой профессиональной задачи, связанной с разработкой уроков, на которых у учащихся формируются прикладные знания и умения решать практически значимые задачи, нами был проведен констатирующий эксперимент с учителями школ, студентами и магистрантами - будущими учителями физики.

Для проведения эксперимента были разработаны следующие задания:

1. Каково содержание Вашей деятельности и деятельности учеников на уроках, посвященных изучению конкретных технических устройств.

2. Вам необходимо решить задачу «Разработайте техническое устройство.....». Выделите действия, которые Вы

будете выполнять при решении данной задачи и выполните их.

3. Вам предстоит провести урок на тему «.....». Каковы этапы данного урока. Опишите Ваши действия и действия учеников на каждом из них.

Выполнение второго задания предполагало решение конкретной прикладной задачи по разработке технического устройства, например:

1. Разработайте техническое устройство, сигнализирующее о том, что температура воздуха в музее восковых фигур поднялась выше допустимой нормы.

2. Для жителей Астраханской области большое значение имеет чистая водопроводная вода. В связи с этим ведется постоянный контроль за ее прозрачностью. Разработайте устройство, сигнализирующее о помутнении воды в городском водопроводе».

3. Разработайте устройство, которое сигнализировало бы о достижении необходимой концентрации раствора морской соли для лечебных ванн.

При выполнении третьего задания предлагалась конкретная тема урока по изучению технического устройства, предусмотренного программой школьного курса физики, например: трансформатор, поршневой жидкостный насос, шлюз, предохранитель и т. д.

Анализ работ показал, что в практике учителей сложилось два способа организации деятельности школьников по изучению принципа работы технических устройств: 1) учителя предлагают учащимся изучить материал самостоятельно, с последующим его изложением в виде доклада на уроке; 2) учителя объясняют принцип действия технических устройств, используя плакаты, модели устройств или их анимированные компьютерные модели, а на следующем уроке опрашивают учащихся. Проведенный эксперимент позволил установить, что учителя и студенты не умеют решать задачи по созданию технических устройств, не владеют методом решения таких задач и, соответственно, не могут научить школьников данному виду деятельности.

Таким образом, в профессиональной подготовке учителя физики появился новый аспект, в соответствии с которым одна из приоритетных задач состоит в формировании у него готовности организовывать деятельность учащихся по решению прикладных задач.

Прежде всего, выделим содержание обобщенного метода решения прикладных задач, связанных с созданием технических объектов. Обобщенный метод представляет собой определенную последовательность логически взаимосвязанных обобщенных действий, выполнение которых позволяет достичь цели - создать техническое устройство, удовлетворяющее определенную потребность человека.

Обобщенный метод по созданию технического устройства включает следующие действия: 1) конкретизировать цель деятельности (выделить конечный продукт и его свойства); 2) выделить элементы, которые обязательно должны быть в техническом устройстве, чтобы он выполнял свое назначение, и их функции; 3) подобрать объекты, свойства которых удовлетворяют свойствам элементов технического устройства; 4) выбрать физические явления, на основе которых могут быть получены свойства объекта, указанные в цели; 5) разработать принципиальную схему устройства для воспроизведения указан-

Целевой компонент

Г

Цепь - сформировать у студентов - будущих учителей физики профессиональные умения, связанные с обучением учащихся методу решения при

кладиых задач

Содержательный компонент

Обобщенный ме- I Г тод решения при- ' I кладных задач: опорные знания для выполнения каждого действия метода

Требования к формулировкам прикладных задач, решаемы* с опорой на знания темы школьного курса физики

«Механизм» разработки уроков по обучению школьников обобщенному методу решения прикладных задач

Процессуальный компонент

Система занятий по формированию обобщенного метода решения прикладных задач

Система занятий по обучению студентов организации деятельности школьников по решению прикладных задач

Задания, позволяющие сформировать отдельные действия обобщенного метода

Дидактические средства

Рис. Модель методической системы подготовки студентов к обучению школьников обобщенному методу решения прикладных задач, связанных с разработкой технических устройств

ных физических явлений; 6) подобрать приборы для реализации каждого элемента принципиальной схемы; 7) составить программу монтажа технического устройства и смонтировать его в соответствии с составленной программой; 8) установить, обладает ли созданное устройство свойствами, указанными в цели деятельности.

Далее опишем модель методической системы подготовки студентов к обучению школьников обобщенному методу решения прикладных задач, связанных с разра-

боткойтехническихустройств. Данная модель представлена в виде схемы (см. рисунок).

В основу модели положена структура методической системы, включающая целевой, содержательный и процессуальный компоненты.

Целевой компонент методической системы включает в себя цель: формирование у студентов - будущих учителей физики умения организовывать деятельность учащихся по решению прикладных задач.

Содержательный компонент методической системы включает знания, которые студент должен усвоить в процессе подготовки к организации деятельности школьников по решению прикладных задач. Студент должен освоить обобщенный метод решения прикладных задач и ориентиры для выполнения каждого действия метода [б], научиться составлять прикладные задачи, в соответствии с требования к их формулировкам [4], научиться планировать уроки по обучению школьников обобщенному методу решения прикладных задач [4].

«Механизм» разработки уроков по обучению школьников обобщенному методу решения прикладных задач включает в себя следующие действия:

1. Разработка ситуации, в которой у учащихся возникнет потребность в создании технического устройства (объекта).

2. Разработка способа побуждения учащихся к самостоятельной формулировке цели деятельности.

3. Разработка способа побуждения учащихся к самостоятельному поиску физической идеи достижения поставленной цели; выбор формы организации самостоятельного поиска учащихся (конструкторские бюро, лаборатории, домашняя работа и др.).

4. Разработка методики обсуждения предложений учащихся и выработки обобщенного плана достижения поставленной цели.

Задания, позволяющие сформировать профессиональные умения, связанные с обучением школьников обобщенному методу решения прикладных задач

5. Разработка методики организации деятельности учащихся по реализации составленного плана и анализа их проектов.

Овладение методом происходит только в результате формирования отдельных действий, составляющих его содержание. Поэтому подготовка будущих учителей физики к обучению школьников решению прикладных задач осуществляться поэтапно:

I этап - формирование обобщенного метода решения прикладных задач, связанных с созданием технических устройств;

II этап - формирование умения организовывать деятельность учащихся по решению прикладных задач данного типа.

Первый этап методики обучения студентов реализуется на занятиях лабораторного практикума по школьному физическому эксперименту. Его цель состоит в том, чтобы каждый студент: 1) освоил обобщенный метод решения прикладных задач, связанных с созданием технических устройств; 2) научился применять обобщенный метод для решения конкретных задач, доводя их не только до принципиальных схем, но и до экспериментальных установок, воспроизводящих принцип действия созданных технических устройств [2-4].

После того, как студентами освоен обобщенный метод решения задач по созданию технических устройств, реализуется второй этап обучения, связанный с формированием у них умения организовывать деятельность учащихся по решению прикладных задач.

Деятельность учителя физики при подготовке и реализации уроков, на которых создаются технические устройства, осуществляется в три этапа. На ориентировочном этапе студенты анализируют разные темы школьного курса физики, выявляют прикладной материал, устанавливают знания о физических явлениях, объектах, законах, на основе которых могут решаться задачи, связанные с созданием технических устройств. Данный анализ позволяет выяснить, может ли школьник на основе полученных знаний решить конкретную задачу по созданию технического устройства. Далее составляются прикладные задачи по созданию технических устройств, в соответствии с требованиями, которые решаются с опорой на обобщенный метод. На данном этапе педагогической деятельности студенты овладевают деятельностью, связанной с обучением школьников созданию технических устройств на уроках физики.

После того, как студенты усвоили структуру урока, связанную с разработкой технического устройства, они разрабатывают сценарии уроков данного типа и реализуют его на исполнительном этапе деятельности учителя. На данном этапе студент включается в деятельность, адекватную профессиональной деятельности учителя, реализуя составленные на ориентировочном этапе сценарии уроков с применением подобранных дидактических средств. На этом этапе реализуется методика форми-

рования деятельности по решению профессиональной задачи, связанной с обучением школьников обобщенному методу решения прикладных задач. Форма организации этих занятий принципиально иная: каждый студент «проигрывает» разработанный сценарий конкретного урока с применением дидактических средств со студентами-однокурсниками, которые исполняют роль учащихся.

Далее реализуется контрольный этап, на котором преподаватель организует деятельность студентов по анализу, содержательной оценке, обсуждению, внесению коррективов и обоснованию оценки за проведенный урок.

Внедрение в образовательную практику разработанной методической системы обеспечивает формирование у будущих учителей физики готовности организовывать деятельность школьников по решению прикладных задач с опорой на физические знания.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

1. Федеральный государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования по направлению подготовки 050100 Педагогическое образование (квалификация (степень) «бакалавр»). 2011 [Электронный ресурс]. URL: http://narfu.ru/upload/iblock/8ec/fgos_ 050100.pdf (дата обращения 13.11.2012).

2. Крутова И. А., Дергунова О. Ю. Формирование профессиональных компетенций у студентов, обучающихся по направлению «физическое образование» // Наука и школа. 2010. № 3. С.63-67.

3. Дергунова О. Ю. Методика подготовки будущих учителей физики к обучению школьников применению физических знаний в практической деятельности // Изв. Волгоград. гос. пед. ун-та. 2010. № 9 (53). С. 129-132.

4. Крутова И. А., Дергунова О. Ю. Методическая система подготовки будущих учителей физики к обучению школьников обобщенному методу решения прикладных задач, связанных с разработкой технических устройств // Соврем. пробл. науки и образования. 2012. № 4 [Электронный ресурс]. URL: http://www. science-education. ru/104-6893 (дата обращения 13.11.2012).

5. Стефанова Г. П. Теоретические основы и методика реализации принципа практической направленности подготовки учащихся при обучении физике: дис. ... д-ра пед. наук: 13.00.02. М., 2002. 366 с.

6. Практикум по школьному физическому эксперименту: учеб. пособие / С. В. Анофрикова, Г. П. Стефанова, И. А. Крутова, О. Ю. Дергунова. Астрахань: Астрахан. гос. ун-т, Изд. дом «Астраханский университет», 2011. 216 с.