Розробити програму курсу, в якому будуть інтегруватися механіка та відповідні розділи математики.

ТЕХНОЛОГІЯ ВИВЧЕННЯ ТЕОРЕТИЧНОГО МАТЕРІАЛУ

З МЕХАНІКИ У КЛАСАХ ФІЗИКО-МАТЕМАТИЧНОГО ПРОФІЛЮ

13.00.02 — теорія та методика навчання (фізика)

Дисертація

На здобуття наукового ступеня

Кандидата педагогічних наук

Запоріжжя ‑ 2009 ЗМІСТ

ВСТУП……………………………………………………………………………….4

РОЗДІЛ І

ПСИХОЛОГО-ПЕДАГОГІЧНІ ЗАСАДИ ТЕХНОЛОГІЗАЦІЇ ВИВЧЕННЯ ТЕОРЕТИЧНОГО МАТЕРІАЛУ ПРИ ПОГЛИБЛЕНОМУ НАВЧАННІ ФІЗИКИ …………………………………………………………………….………11

1.1. Еволюція поглядів фізиків-методистів на вивчення учнями середньої школи теоретичного матеріалу курсу фізики ………………………..….…….11

1.2. Математичний апарат як необхідна складова поглибленого

Курсу фізики……………………………………………………………………...26

1.3. Розвиток логічної пам’яті та мислення учнів у процесі вивчення ними теоретичного матеріалу з фізики……………………….........…….....….…......35

1.4. Проблеми технологізації вивчення теоретичного матеріалу

поглибленого курсу фізики……………………………….................................45

Висновки до першого розділу…………………………………………………..53

РОЗДІЛ ІІ

РОЗРОБЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ВИВЧЕННЯ ТЕОРЕТИЧНОГО МАТЕРІАЛУ З МЕХАНІКИ У КЛАСАХ ФІЗИКО-МАТЕМАТИЧНОГО ПРОФІЛЮ …….......................................................................................................55

2.1. Формулювання діагностично поставлених цілей вивчення теоретичного матеріалу з механіки …………………………………………………………....58

2.2. Поєднання математики і теоретичного матеріалу з механіки в інтеграційному курсі “Мехматика” ……………………………………………74

2.3. Створення “комп’ютерного помічника” як ефективного засобу запропонованої технології............……………………………………...………88

2.4. Організація проблемних ситуацій під час проведення демонстраційного експерименту з механіки……………………………………………………....117

2.5. Використання учнями під час навчально-дослідної діяльності досвіду самостійної роботи з вивчення теоретичного матеріалу з механіки..............121

Висновки до другого розділу………………………………………………….144

РОЗДІЛ ІІІ

ОРГАНІЗАЦІЯ ТА РЕЗУЛЬТАТИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ ………………………………………………………………..….146

3.1. Констатуючі експерименти з діагностики рівня володіння теоретичним матеріалом з механіки потенційними абітурієнтами фізичних факультетів університетів....……………………………………………………................…146

3.2. Організація та результати формувального педагогічного

експерименту …………………………………………………………………..154

Висновки до третього розділу…………………………………………………171

ВИСНОВКИ………………………………………………………….…………...172

ДОДАТКИ ……………………………………………………………………..….175

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ……………………………………...204

ВСТУП

Актуальність теми. Перехід на 12-річний термін навчання, що вже відбувається згідно з реформою загальної середньої освіти в Україні, передбачає профільну диференціацію у старших класах школи. Відповідно до прийнятого Державного стандарту базової та повної середньої освіти [57] вивчення фізики у середній школі проходитиме за такою схемою: перші три роки (VІІ–ІХ класи) відводяться на засвоєння базового курсу, а останні три роки (Х–ХІІ класи) учні навчаються за програмами, які враховують профільну диференціацію старшої школи.

Реформа системи шкільної освіти сприяла проведенню нової серії дидактичних досліджень щодо визначення змісту шкільної фізичної освіти (О.І. Бугайов [25], С.У. Гончаренко [47], М.Т. Мартинюк [110], О.В. Сергєєв [183], Є.В. Коршак, М.І. Шут, В.Ф. Савченко [154] та інші).

Ґрунтовні дослідження стосовно формування в учнів фізичних понять на емпіричному та теоретичному рівнях, методологічних знань та фізичної картини світу були проведені О.І. Бугайовим [23, 26], Б.Є. Будним [27], Р.Ю. Волковиським [34], С.Л. Вольштейном [35], Г.М. Голіним [45], С.У. Гончаренком [48, 49], В.Ф. Єфіменком [64], Н.Г. Заволокою [66], Б.Г. Кремінським [94], О.І. Ляшенком [23, 49, 103, 104], В.В. Мултановським [141, 142], А.В. Усовою [203, 204] та іншими.

Проведення досліджень з методики вивчення певних тем поглибленого курсу фізики привели до створення спеціальних підручників та посібників для учнів (Л.Е. Генденштейн [43], О.Ф. Кабардін [206], Г.Я. Мякішев [208], А.А. Пінський [209] та інші). На допомогу вчителям були розроблені відповідні методичні рекомендації та посібники (О.Ф. Кабардін [33, 133], Л.І. Резніков [189] та інші).

Обсяг навчального матеріалу, який підлягає засвоєнню згідно з програмою поглибленого курсу фізики, з необхідністю потребує досить високого рівня розвитку мислення учнів. Проблема розвитку мислення та інших функціональних механізмів психіки учнів за допомогою навчання розглядалася у дослідженнях В.І. Андрєєва [2], П.П. Блонського [19], Л.С. Виготського [37], П.Я. Гальперіна [39, 40], В.В. Давидова [54, 55], Т.П. Зінченко [74], Г.С. Костюка [93], О.М. Леонтьєва [100], С.Л. Рубінштейна [170], Н.Ф. Тализіної [195], Л.М. Фрідмана [210], М.О. Холодної [211] та інших.

Сучасний розвиток дидактики середньої школи потребує переведення методик навчання на “технологічні рейки”. Методологічне дослідження технологізації навчального процесу проводилося В.П. Безпальком [15]. Дидактичному вивченню й узагальненню значного обсягу педагогічних технологій присвячені роботи П.С. Атаманчука [8], Л.Ю. Благодаренко [18], В.І. Бондаря [21], В.В. Гузєєва [53], М.В. Кларіна [87], Г.Ю. Ксензової [96], Г.К. Селевка [182], О.В. Сергєєва [184], С.О. Смірнова [157], О.К. Філатова, Д.В. Чернилевського [216] та інших. Сучасні технології навчання фізики в середній школі розглянуті у монографії О.І. Іваницького [77].

Одним із завдань диференціації старшої школи є підготовка учнів до вступу на відповідні факультети вищих навчальних закладів. Так, значна частина випускників фізико-математичних класів має на меті продовження освіти у вищих навчальних закладах, де фізика є дисципліною, на якій ґрунтується фахова підготовка. У цьому випадку важливим стає не стільки знання учнями фактичного матеріалу шкільного курсу фізики, скільки наявність у них розвинених здібностей до засвоєння та використання фізичних знань, які вони будуть отримувати у вищих навчальних закладах [135]. У зв’язку з цим набуває актуальності завдання розробки технологій профільного навчання, що забезпечували б розвиток таких здібностей.

Вивчення фізики у старшій школі буде розпочинатися з механіки. На прикладі цієї теорії можна продемонструвати учням загальну структуру фізичних теорій, надати їм певні методологічні знання, адже механіка вивчається у поглибленому шкільному курсі фізики у найбільш повному обсязі. Якість засвоєння учнями інших фізичних теорій значною мірою залежить від розуміння механіки.

У Державному стандарті базової і повної середньої освіти [57] зазначається, що у старшій школі учні мають засвоювати навчальний матеріал на рівні теоретичних узагальнень. Отже, механіку треба вивчати цілісно, як фізичну теорію. Здійснити це стає можливим лише за умови наявності у школярів відповідної математичної підготовки. Зміст та організація цієї під­готовки потребують проведення спеціальних досліджень. Це питання пов’язане також із формуванням в учнів уміння самостійно опрацьовувати тео­ретичний матеріал, яке є виключно важливим для продовження фізичної освіти.

Проблема вивчення механіки у класах фізико-математичного профілю є багатоаспектною. Потребують проведення окремих додаткових досліджень питання, пов’язані з експериментальною діяльністю школярів та з навчанням специфічних прийомів розв’язування фізичних задач. Ми обмежилися такою темою дисертаційного дослідження: “ Технологія вивчення теоретичного матеріалу з механіки у класах фізико-математичного профілю ”.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана відповідно до тематичного плану наукових досліджень кафедри фізики та методики її викладання Запорізького національного університету, а тема дисертації затверджена на засіданні науково-технічної ради Запорізького національного університету (протокол №4 від 17 грудня 2001 р.) та узгоджена в Раді з координації наукових досліджень у галузі педагогіки та психології в Україні (протокол №1 від 28 січня 2003 р.).

Об’єкт дослідження — процес навчання фізики у класах фізико-математичного профілю.

Предмет дослідження — організація вивчення учнями фізико-математичних класів теоретичного матеріалу з механіки.

Мета дослідження: створити технологію вивчення теоретичного матеріалу з механіки у класах фізико-математичного профілю, в основу якої покладена ідея інтеграції знань з механіки та математики, а також ідея використання можливостей сучасних комп’ютерних технологій для активізації самостійної пізнавальної діяльності учнів.

Для досягнення мети були поставлені такі завдання дослідження:

Виявити важливі для розкриття теми дисертації закономірності розвитку пам’яті і мислення учнів середньої школи, проаналізувавши методичну літературу, присвячену проблемам вивчення теоретичного матеріалу з механіки, зокрема у класах фізико-математичного профілю, та відповідну психолого-педагогічну літературу. За необхідності, провести власні уточнюючі дослідження.

Розробити програму курсу, в якому будуть інтегруватися механіка та відповідні розділи математики.

Запропонувати власний варіант технології вивчення теоретичного матеріалу з механіки у класах фізико-математичного профілю та продемонструвати хід навчального процесу на прикладі окремих тем.