Проектирование образовательного процесса по физике

Проектирование образовательного процесса по физике

Содержание школьного курса физики составляют основы науки-физики, которая представляет собой систему знаний об окружающем мире. Идеальную модель природы, включающую в себя общие понятия, принципы, гипотезы физики и характеризующую определенный этап ее развития, называют физической картиной мира (ФКМ). В физической картине мира конкретизируются философские представления о материи и движении, пространстве и времени, взаимосвязи и взаимодействии.

Проблема содержания учебного предмета, его соотношения с содержанием соответствующей науки является до сих пор дискуссионной. Тем не менее в дидактике сложилось определенное представление о его дидактической модели. Модель учебного предмета «физика» включает два блока: содержательный и процессуальный.

В содержательный блок входят основные предметные знания, в данном случае физические, такие, как факты, понятия, законы, теории, физическая картина мира. В него входят также и вспомогательные внепредметные знания. Иногда вспомогательные знания включают в процессуальный блок, полагая, что они выполняют функции средства усвоения научных знаний, обеспечивающего развитие и воспитание учащихся на базе этих знаний. Однако, учитывая, что в цели обучения физике входит формирование у учащихся методологических, мировоззренческих, историко-научных, оценочных знаний, формирование у них межпредметных знаний и общих способов деятельности на межпредметной основе, эти знания становятся содержанием курса физики и поэтому их целесообразно включить в содержательный блок.

В процессуальный блок входят способы теоретической и практической деятельности или, иными словами, умения применять знания к решению разного рода учебных задач. К этому же блоку относятся формы организации процесса формирования у учащихся знаний и умений. Эти формы (урок, лекция, семинар, практикум и др.) в большей степени относятся к учебному предмету, а не к учебному курсу. В программах по физике указаны эти формы в виде лабораторных работ и практикума, а иногда и в виде семинарских занятий.

Существуют общие принципы конструирования содержания образования, которые распространяются и на содержание физического образования. К ним относятся: принцип соответствия общего среднего образования во всех элементах и на всех уровнях его конструирования потребностям общественного развития; принцип учета единства содержательной и процессуальной сторон обучения; принцип структурного единства содержания образования на разных уровнях его формирования.

Помимо названных существуют дидактические и частно-методические принципы конструирования курса физики (отбора содержания и его структурирования).

К дидактическим принципам относятся принципы: направленности обучения на комплексное решение задач образования, воспитания и развития; научности; систематичности и последовательности; системности; межпредметных связей; связи теории с практикой, обучения с жизнью; политехнизма и профессиональной направленности; наглядности; доступности; индивидуализации и дифференциации; мотивации и создания положительного отношения к учению. Остановимся на некоторых и рассмотрим соответствующие им критерии отбора содержания курса физики и его структурирования.

Так, критериями научности являются: соответствие содержания курса физики современному уровню развития физической науки, отражение в содержании общих методов научного познания, соответствие логики изложения материала закономерностям научного познания.

Принцип системности знаний предполагает формирование в сознании учащихся структурных связей, адекватных связям между знаниями внутри научной теории, в отличие от принципа систематичности, который предполагает установление логических связей между элементами знаний.

Для того чтобы знания учащихся были системными, необходимо в содержание курса физики включать специальные методологические знания, состоящие из трех групп: общенаучные термины, знания о структуре знаний (о теории, законе, понятии, научном факте, эксперименте, прикладном знании), знания о методах познания (эмпирического познания - наблюдение, эксперимент и теоретического познания - идеализация, моделирование, аналогия, мысленный эксперимент).

К частно-методическим принципам конструирования курса физики относят принципы ступенчатого построения курса, генерализации и цикличности.

Принцип ступенчатого построения курса физики предполагает, что он состоит из нескольких ступеней. Их может быть две, как в отечественной школе, или больше. В связи с обсуждением данного вопроса следует отметить, что возможны три системы расположения материала в курсе физики: линейная, концентрическая и ступенчатая.

Линейная система предполагает, что каждая тема или раздел изучается в курсе только один раз. Курс в этом случае начинается с механики и завершается вопросами современной физики. Попытка построить такой курс была предпринята Н. М.Шахмаевым, однако ее нельзя признать удачной и последовательно реализованной, поскольку некоторые темы так или иначе повторяются. 

Позитивной чертой программы, построенной по радиальному принципу, является строгая систематичность изложения учебного материала.

Однако такая структура программы имеет ряд существенных недостатков, главным из которых является то, что она не учитывает возрастных особенностей учеников и тем самым вступает в противоречие с требованиями возрастной психологии и дидактики. Ведь для формирования сложных физических понятий и законов нужно, чтобы ученики накопили некоторые знания и физические представления, что невозможно при радиальном расположении материала. Например, такой, большой и математизированный раздел, которым является механика, должен в полном объеме изучаться в седьмом классе, ученики которого не имеют достаточной математической подготовки и достаточно развитого уровня абстракции и обобщений высокого порядка, что свойственно механике.

Второй системой расположения материала в курсе является концентрическая. В соответствии с ней все темы и разделы курса физики изучаются дважды на разных уровнях. Положительной чертой такой системы является возможность достижения крепких знаний в результате повторного изучения ранее знакомого материала. Ее недостаток - непродуктивная затрата времени в результате повторного изучения материала и некоторое снижение интереса учеников, поскольку изучается уже знакомый ученикам материал.

Третья система - ступенчатое расположение материала. В этом случае некоторые темы курса изучаются только один раз либо в основной, либо в старшей школе (например, гидро - и аэростатика изучается только в основной школе, а свойства полупроводников - только в средней школе), другие темы изучаются дважды (например, молекулярная физика и термодинамика, законы постоянного тока и др.). Ступенчатое построение курса оказывается наиболее эффективным, поскольку позволяет учесть познавательные возможности учащихся и избежать излишнего дублирования учебного материала. Именно в устранении дублирования заключается одно из направлений совершенствования ступенчатой структуры курса физики. В некоторых странах принято спиральное построение курса физики как один из вариантов ступенчатого. В этом случае к одному и тому же разделу физики возвращаются несколько раз, повторяя изученное ранее, постепенно углубляя и расширяя знания учащихся.

Принцип генерализации относится к отбору содержания школьного курса физики и его структурированию и предполагает выделение одной или нескольких стержневых идей и объединение вокруг них учебного материала. Такими идеями могут быть принципы, понятия, законы, теории. Реализация принципа генерализации позволяет в определенной степени снять противоречие между необходимостью повышения научного уровня курса физики, отражения в нем вопросов современной физики и сокращением времени на его изучение.

Принцип цикличности связан с реализацией принципа генерализации в курсе физики отечественной школы. Группировка материала вокруг физических теорий позволяет формировать у учащихся теоретический способ мышления, что является одной из задач обучения физике. В основе теоретического мышления лежит теоретическое или содержательное обобщение, процесс формирования которого представляет собой путь познания в физической науке.

современный урок физики - это такая форма организации процесса обучения, при которой компоненты системы урока (содержание учебного материала, методы обучения и формы организации учебного процесса) существуют в строгой взаимосвязи и определяются целью урока.

зависимости от формы организации учебного процесса, структуры урока, этапов «разворачивания» учебных ситуаций урок приобретает тот или иной вид. Классификация уроков, определение их типов и видов является проблемой дидактики. Существует достаточно много различных классификаций уроков, зависящих от оснований классификации - по составу урока, этапам его проведения, его содержанию, способам проведения и т. д. Наиболее эффективной и логически стройной представляется классификация уроков по цели организации занятий, предложенная М. И. Махмутовым. В соответствии с этой классификацией все уроки можно разделить на уроки:

–    изучения нового материала;  

–    совершенствования знаний;

-    обобщения и систематизации;

-    комбинированные;

-    контроля и коррекции знаний, умений и навыков.

Главное назначение урока изучения нового материала (изучения, но не объяснения, изложения, усвоения и пр.) заключается в том, чтобы добиться овладения учащимися новым материалом. Процесс достижения этой цели представляет собой последовательное решение таких задач, как усвоение новых знаний и способов действия, самостоятельной поисковой деятельности, формирование системы ценностных отношений.

Деятельностная цель: формирование умений реализации новых способов действий формирование умений самостоятельно строить и применять новые знания; Содержательная цель:  формирование системы  понятий, расширение  понятийной базы  (предметной и метапредметной).

Основным содержанием урока совершенствования знаний, умений и навыков учащихся является применение знаний на практике, их расширение и углубление, формирование умений и навыков, проверка знаний учащихся и многое другое, что способствует совершенствованию знаний школьников.

Деятельностная цель:  формирование у учащихся способностей         к структурированию и систематизации изучаемого предметного   содержания и способностей к учебной деятельности.

Содержательная цель: выявление теоретических основ развития  содержательнометодических линий  и   построение обобщённых норм  учебной деятельности.

Урок обобщения и систематизации знаний, сравнительно недавно появившийся в классификации уроков как самостоятельный тип, чрезвычайно актуален в связи с новыми целями образования, поставленными в последние годы перед школой. Развитие учащихся, формирование их умственных и творческих способностей невозможно без предъявления структуры знания и отраженных в ней этапов процесса познания.

Деятельностная цель: формирование у учащихся способностей  к выявлению причин затруднений и коррекции собственных действий.

 Содержательная цель: закрепление и при необходимости коррекция   изученных    способов действий, понятий,   алгоритмов и  т.д. 

Комбинированный урок организуется с целью решения в комплексе задач первых трех типов уроков.

Урок контроля и коррекции знаний, умений и навыков служит для оценки процесса учения и его результатов, уровня усвоения знаний и сформированности умений и навыков. На уроках контроля и коррекции знаний частично реализуются и функции других типов уроков.

Деятельностная цель: формирование у учащихся способностей   к осуществлению контрольной функции.

Содержательная цель:  контроль и самоконтроль изученных    понятий и  алгоритмов.

Исходя из всего вышесказанного, основываясь на логике процесса обучения, дидактических и методических принципах обучения физике и закономерностях преподавания, можно определить основные правила организации современного урока физики.

Первое правило - определить цель урока. Поскольку в уроке отражаются образовательная, воспитательная и развивающая функции учебно-воспитательного процесса, целесообразно сформулировать образовательную цель (усвоение новых физических знаний, формирование умений и пр.), воспитательную цель (формирование мировоззрения, политехническое, эстетическое и нравственное воспитание и пр.) и цель развития (формирование приемов умственной деятельности, умения самостоятельно решать проблемы и пр.).

Второе правило - подготовить содержание учебного материала, т. е. определить его объем и сложность в соответствии с поставленной целью и возможностями учащихся; установить связь с ранее изученным материалом и способами умственных и практических действий; определить систему задач, практических и самостоятельных заданий для учащихся; подготовить оборудование для урока (демонстрационный эксперимент, раздаточные материалы и пр.).

Третье правило - уточнить тип и вид урока. Последовательность решения дидактических задач должна приводить к достижению всех целей урока.

Четвертое правило - выбрать наиболее эффективное сочетание методов и приемов обучения в соответствии с поставленными целями, содержанием учебного материала и уровнем подготовленности учащихся.

Рассмотрим более подробно структуру одного из самых типичных уроков физики - урока изучения нового материала и методическую работу учителя физики, связанную с подготовкой подобного урока.

Основные компоненты общей структуры урока изучения нового материала (и одновременно основные этапы урока) 

1.                       Актуализация прежних знаний и способов деятельности учащихся предполагает воспроизведение и применение ранее усвоенных знаний (в любой форме), стимулирование познавательной деятельности школьников, их мотивацию и контроль со стороны учителя.

2.                       Формирование новых знаний и способов деятельности учащихся - центральный этап урока изучения нового материала. Методика организации изучения нового материала предполагает отбор и структурирование учебного материала (определение логики и последовательности введения новых элементов знания), определение средств и методов обучения, форм организации учебного процесса.

3.                       Применение новых знаний, включающее повторение и закрепление вновь изученного материала, организуется учителем в любой целесообразной для данного урока форме, с использованием любых дидактических средств обучения.

4.                       Домашнее задание - обязательный компонент урока физики. Изучение физики невозможно без самостоятельной домашней работы учащихся.

Работа с электронно-образовательными ресурсами (ЭОР) легко вписывается в традиционный урок и позволяет преподавателю организовывать новые виды учебной деятельности. В качестве примеров приведём пять видов уроков с использованием интерактивных моделей: 

•  Урок формирования новых знаний

На уроке из мультимедийных курсов, ЭОР для интерактивных досок могут использоваться статичные иллюстрации, анимации, интерактивные модели, видеоматериалы. Для рефлексии – тестовые задания. Учитель может заранее самостоятельно в ЭОР для интерактивных досок или мультимедиа библиотеки подобрать/создать иллюстративный материал по теме урока. К нестандартным видам уроков формирования новых знаний с использованием ИКТ можно отнести лекции, интегрированные уроки, уроки исследования. 

•  Урок формирования и совершенствования умений и навыков

На уроке могут использоваться электронные тестовые материалы, в том числе в параметризованном виде, игровые задания, практические открытые модульные системы. Занятие может проходить в компьютерном классе (мобильном классе) и каждый учащийся может выполнять компьютерную лабораторную работу, индивидуально отвечать на тесты. При использовании интерактивной доски возможна работа с интерактивной моделью, индивидуальный опрос учащихся с использованием тестов.

•  Урок обобщения и систематизации знаний 

На уроке обобщения и систематизации знаний педагог предлагает учащимся тестовые задания, в том числе параметризованные, имеющие решения с поэтапной проверкой ответов. Учащиеся могут поставить компьютерный эксперимент, выполнить компьютерную лабораторную работу, которая обобщает полученные знания. Самостоятельная проверка полученных результатов при помощи компьютерного эксперимента усиливает познавательный интерес учащихся, делает их работу творческой, а в ряде случаев приближает её по характеру к научному исследованию. Учащиеся могут работать с виртуальной лабораторией и самостоятельно строят модели, проводят исследование. Роль преподавателя заключается в помощи в создании модели, верном использовании шкал изменения параметров, в формулировании итогов компьютерного эксперимента. К нестандартным видам уроков обобщения и систематизации знаний можно отнести конференции творческих и проектных работ учащихся с применением компьютерных технологий.

•  Урок контроля и коррекции знаний, умений и навыков

На уроке могут использоваться индивидуальный или групповой опросы, при работе с интерактивной доской учащиеся могут вызываться к доске для решения задач с компьютерной проверкой. В этом случае целесообразно применять контрольные модули ОМС-системы.

•  Комбинированный (смешанный урок) 

На этапе усвоения новых знаний формирование у учащихся конкретных представлений об изучаемых фактах, понятиях, явлениях, их сущности и взаимосвязях возможно с помощью ЭОР для интерактивных досок, мультимедийных курсов. При проведении компьютерной лабораторной работы необходимо, прежде всего, разработать соответствующие раздаточные материалы, то есть бланки лабораторных работ. Задания в бланках могут иметь дифференцированный характер и располагаться по мере возрастания их сложности. Вначале имеет смысл предложить простые задания ознакомительного характера и экспериментальные задачи, затем расчетные задачи и, наконец, задания творческого и исследовательского характера. 

Отметим, что работа учащихся с игровыми заданиями, с заданиями творческого и исследовательского характера, повышают интерес учащихся к предмету, являются дополнительным мотивирующим фактором.

Эффективность обучения с использованием ИКТ в значительной степени зависит от качества ЭОР. 

Педагогическая эффективность разрабатываемых программно-педагогических средств не только от самих ЭОР, но и от подготовки учителей к работе с ними, от наличия соответствующего оборудования (проектора, интерактивной доски).