Продолжение. См. № 17, 18, 19, 20, 21/05
Итоговая работа. В качестве итоговой работы засчитывается разработка занятий по одной из тем школьной физики, выполненная в соответствии с изученными методологическими подходами к обучению: дискретным, системно-функциональным, системно-структурным, системно-логическим, демонстрационно-техническим и задачным. На основе этой разработки должны быть составлены: краткий отчёт о проведении 2–3 занятий и справка из учебного заведения (акт о внедрении), – которые следует отправить в Педагогический университет не позднее 28 февраля 2006 г. вместе с копией конспекта одного из занятий или части разработанных материалов.
1. Теоретические основы системно-логического подхода.
2. Примеры логических схем материала различных разделов курса физики.
2.1. Логические схемы математических выводов.
2.2. Интегративные логические схемы сложных разделов физики.
2.3. Логические текстово-графические схемы изучения отдельных вопросов физики.
3. Выводы.
Напомним, что методологическим подходом психодидактики называется психолого-дидактическая структура обучающей и учебной деятельности, основанная на преобразовании учебного материала к виду, дающему возможность организовывать процесс обучения в соответствии с дидактическими и психологическими требованиями к нему. Поэтому в основе всей нашей деятельности лежит соответствующее преобразование учебного материала.
Системно-логическим подходом называется психолого-дидактическая структура обучающей и учебной деятельности, основанная на выделении законченных блоков внутри научной теории, их последовательном расположении в порядке выводимости, вычерчивании схем и на других способах представления логики и иерархии расположения элементов. Психологической основой системно-логического подхода является аналитико-синтетический характер умственных операций при работе с особо сложными структурами знания, громоздкими словесными, математическими, знаковыми и другими конструкциями. Системно-логический подход позволяет сделать доступными и легко познаваемыми наиболее сложные разделы предмета. Реализуется он в виде последовательности операций, всевозможных логических схем, логических конспектов, моделей, классификационных иерархических схем и др. В последнее десятилетие издано много работ по школьным учебным предметам, в которых различными способами с помощью знаков, схем, рисунков представлена логика развития физического знания: М.К.Гребенюк [1], А.А.Шаповалов [2], В.Ф.Шаталов и др. [3], Н.В.Бедарев [4], Ю.С.Куперштейн, А.Е.Марон [5, 6], Г.Д.Луппов [7], Г.Е.Калбергенов [8], Г.А.Рассказова (1996) [9], В.А.Орлов (1997) [10]. Они получили названия опорных сигналов, опорных конспектов, логических схем и др. Общим недостатком всех работ подобного вида является чрезмерно большое количество схем, усвоение которых превращается в самостоятельную проблему, и неявно выраженная в них структура научного знания. В наших работах системно-логический подход применяется только лишь для анализа материала, представляющего особую сложность для учащихся. Примеры логических схем в нашем понимании можно найти в работах А.Н.Крутского, О.В.Аржанниковой, О.С.Косихиной [11–15].
В основу деятельности по системно-логическому подходу нами положен следующий принцип: любой сложный для учащегося материал можно сделать доступным, если переработать его в соответствии с логикой функционирования мышления, а именно:
выделить наиболее существенные его элементы, разбив материал на части, каждая из которых в отдельности доступна для понимания учащегося;
освободить их от излишней информации;
расположить в логике, соответствующей порядку выводимости одного элемента знания из другого;
пронумеровать;
по мере возможности дополнительно показать логику с помощью различных знаков, стрелок, рамок и других графических средств;
содержание каждого блока сделать кратким, изобразив его по мере возможности с помощью знаков и рисунков, снабжённых ключевыми словами.
Нами разработан ряд логических схем, которые позволяют делать доступными для обзора и понимания сложнейшие темы физики. Так, например, основные понятия темы 8-го класса «Тепловые явления», на изучение которых программой отводится 14 ч, могут быть изучены за два, причём основные теоретические положения, составляющие наибольшую трудность для учащихся, могут быть изложены за один урок [11]. Таким же образом можно сделать для учащихся доступными сложные темы «Ток, заряд, напряжение, сопротивление», изучив основные положения шестнадцатичасовой темы за один урок [15]. В пособиях по психодидактике разработаны логические схемы для изучения сложных вопросов тем «Температура», «Полупроводники» (10-й класс), «Переменный ток» (11-й класс) и др. [12–14].
В этих работах применяется три вида логических схем: логические схемы математических выводов, интегративные схемы сложных разделов физики и текстовографические схемы изучения отдельных вопросов. Такое деление является относительным, и каждый из видов схем, по сути дела, носит интегративный характер, содержит математические выкладки и, зачастую, графические средства. Тем не менее, какой-то из этих параметров может быть преобладающим.
2.1. Логические схемы математических выводов целесообразно применять в случаях, когда материал учебника содержит математические выкладки большого объёма, разбросанные порой по нескольким параграфам, что затрудняет их использование учащимися. Рассмотрим, например, логическую схему по материалу, изложенному в учебнике В.А.Касьянова «Физика-11», в § 16 «Электрический ток в растворах и расплавах электролитов» (тема «Законы Фарадея») с. 54–62 [16]. Как нами установлено, учащиеся с трудом воспринимают материал, включающий в себя более 6–7 элементов знания, а данный в полтора раза превышает эту норму. Разбиение знания на элементы, каждый из которых становится доступным, обеспечивает доступность материала в целом.
Логическая схема по теме «Законы Фарадея»
2.2. Интегративные логические схемы сложных разделов физики. Рассмотрим представление темы «Ток, заряд, напряжение, сопротивление» в курсах физики основной и полной средней школы, которая включает в себя много фундаментальных понятий. Можно обозначить две проблемы: несоответствие изложения рассматриваемых понятий в учебниках Государственному стандарту на физические величины [17–21] и большую пространственную и временную удалённость друг от друга. Несмотря на то, что в Советском Союзе ещё с 1 января 1982 г. осуществлён переход на Международную систему единиц СИ, в школьных учебниках до сих пор этот ГОСТ не соблюдается. До этого перехода основной величиной был заряд, а сила тока определялась как отношение заряда ко времени. После 1981 г. логика изложения данных понятий изменилась: сила тока стала основной единицей, а заряд – производной. Соответственно должен измениться порядок их введения в процессе обучения.
В школьных учебниках, например в [7], данный материал излагается в семи параграфах, которые изучаются на протяжении двух месяцев. Имеет смысл перестроить изложение так, чтобы общее время изучения материала осталось прежним, но основные понятия вводились только на одном-двух уроках. В этом случае использование ассоциаций, основанных на аналогиях и системно-функциональном подходе, позволяет увеличить степень понимания изучаемых понятий и их доступности.
Приведём логическую схему изучения указанных понятий, проанализировав которую, можно самостоятельно определить демонстрации, содержание и порядок изложения перечисленных в заголовке понятий. Более подробную методику можно найти в пособии [15]. Положив в основу изложения темы простые демонстрации, доступные в любой школе, можно выстроить знания в систему, позволяющую осуществить грамотное, интересное и доступное её изложение.
В первой колонке схемы изложение материала строится на основе демонстрации «Взаимодействие проводников с токами» – сначала в противоположных, а затем в одинаковых направлениях.
Даётся определение понятия силы тока, а также определение её единицы – ампера: ампер – это такой ток, который, проходя по двум бесконечно длинным проводникам бесконечно малого сечения, находящимся в вакууме на расстоянии 1 м друг от друга, вызывает силу взаимодействия 2•107 Н на каждый метр длины. Здесь же даётся понятие об эталоне ампера и амперметре.
Логическая схема по теме «Ток, заряд, напряжение, сопротивление»
Во второй колонке вводится понятие заряда и единицы заряда. Заряд определяется как свойство тела притягивать к себе другие тела с силой, большей гравитационной, но меньше ядерных. Определяющей формулой заряда служит произведение силы тока на время, а единицей А . с = Кл.
Для введения понятия напряжения (третья колонка) проводится демонстрация по подъёму груза с помощью электродвигателя. За время t груз поднимается на высоту h, за время 2t – на высоту 2h и т.д. Отношение работы электрического тока к заряду есть величина постоянная, которая является энергетической характеристикой данной электрической цепи. О работе тока мы судим по механической работе подъёма груза, а о заряде – по времени прохождения тока. Эта величина названа напряжением. Определяется она как отношение работы тока к заряду.
При введении понятия сопротивления (четвёртая колонка) сначала проводится демонстрация: снимается показание силы тока при увеличении напряжения на испытуемом резисторе в 2, 3 раза и т.д. Отношение напряжения к силе тока остаётся постоянным. Оно характеризует свойства проводника оказывать сопротивление прохождению тока. Таким образом, определяющей формулой сопротивления является отношение напряжения к силе тока. Из неё находится наименование (ом) и обозначение (Ом) единицы сопротивления.
Выполнение такой логической схемы не требует дополнительного времени. В неё входят те же рисунки и записи, которые делаются на доске при традиционной форме обучения, только они сведены в систему, упорядочены и позволяют значительно сократить время на изучение данных понятий.
2.3. Логические текстово-графические схемы изучения отдельных вопросов физики. В основу положен принцип: любой сложный вопрос можно сделать доступным для понимания учащихся, если преобразовать его структуру в соответствии с логикой мышления и структурой научной теории. Приводим пример такой схемы по теме «Ток в полупроводниках». Текст рассказа к ней предлагаем составить самостоятельно, пользуясь учебником Г.Я.Мякишева, Г.Г.Буховцева [22], § 71–76, с. 172–180. Подробно вопрос изложен в учебном пособии А.Н.Крутского [15, с. 111–114].
3. Выводы
1. Системно-логический подход реализует в достаточной степени ряд принципов дидактики: научности, системности, доступности, прочности.
2. Системно-логический подход позволяет выполнить ряд психологических требований к процессу обучения: повышает степень понимания учебного материала; способствует более продуктивному его запоминанию; стимулирует и активизирует познавательную деятельность; способствует развитию речи в процессе составления рассказа по логической схеме.
3. В данной лекции изложены примеры системно-логического подхода. Однако, изучив все подходы блока системного усвоения знаний, следует применять по возможности дискретный, системно-функциональный, системно-структурный и системно-логический подходы комплексно к каждой теме курса.
4. Мы относимся отрицательно к идее запоминания структурных и логических схем. Их «воспроизведение на оценку за ограниченное время» не имеет психологического смысла. Эта та же зубрёжка, только перенесённая в другую плоскость. Схемы нужны не для запоминания и воспроизведения. Они служат средством активизации аналитическо-синтетической деятельности творческого процесса мышления при изучения материала физической (и любой другой) теории и ориентировочной основой при составлении рассказа. Схемами следует разрешать пользоваться при ответах и на контрольных работах, ибо любой контроль знаний обладает прежде всего обучающей функцией.
5. Системно-логический подход (так же, как и все другие подходы блока системного усвоения знаний психодидактики) не приводит к какому-либо увеличению затрат времени на изучение материала. На доске и в тетради ученика выполняются те же записи, которые делаются и при традиционных способах изучения материала. Напротив, он приводит к интенсификации обучения за счёт создания интереса и дополнительных возможностей рациональных методов экономного усвоения знаний.
6. Структурные и логические схемы по всему курсу физики имеются в учебных пособиях [12–14], которые можно заказать по адресу: 656038, г. Барнаул, ул. Молодёжная, 5, Алтайская краевая универсальная научная библиотека им. В.Я.Шишкова. Заказ следует оформить в библиотеке своего города или района через межбиблиотечный абонемент. Тел. 8-385-2(380035), е-mail: smelova@intelbi.ru. Книга высылается сроком на 15 дней или копируется.
Логическая схема по теме «Ток в полупроводниках»
Вопросы для самоконтроля знаний
1. Что называется системно-логическим подходом к усвоению знаний?
2. Какой принцип положен в основу деятельности по системно-логическому подходу?
3. Какие виды логических схем могут быть применены в процессе реализации системно-логического подхода?
4. В каких случаях целесообразно применять логические схемы математических выводов?
5. В каких случаях целесообразно применять интегративные логические схемы?
6. В каких случаях целесообразно применять текстово-графические логические схемы?
7. Что называется системой и что – структурой?
8. Кто является основателем системно-структурного подхода в дидактике?
9. Какие знания Л.Я.Зорина называет системными?
10. Какие элементы знания целесообразно выделить в содержании физического образования?
11. Перечислите функции каждого элемента знания.
14. Пользуясь системно-логической схемой в лекции 6 по теме «Ток в полупроводниках», составьте к ней текст краткого рассказа.
1. Гребенюк М.К. Методические рекомендации учителям относительно оптимизации учебного процесса при проведении физики. – Ужгород, 1980.
2. Шаповалов А.А. Молекулярная физика. Электромагнетизм. – Барнаул, 1992.
3. Шаталов В.Ф., Шейман В.М., Хаит А.М. Опорные конспекты по кинематике и динамике. – М.: Просвещение, 1989.
4. Бедарев Н.В. Опорные конспекты по физике. 7 класс. – Барнаул, 1993.
5. Куперштейн Ю.С., Марон А.Е. Физика. Опорные конспекты и дифференцированные задачи. 9 класс. – СПб., 1994.
6. Куперштейн Ю.С., Марон А.Е. Физика. Опорные конспекты и дифференцированные задачи. 10-й, 11-й классы. – Псков, 1994.
7. Луппов Г.Д. Молекулярная физика и электродинамика в опорных конспектах и тестах. – М.: Просвещение, 1992.
8. Калбергенов Г.Е. Физика (в таблицах и схемах). – М.: Лист, 1996.
9. Рассказова Г.А. Физика (в таблицах). 10 кл. – М.: Издат-школа, 1996.
10. Орлов В.А. Физика в таблицах. 7–11 кл. – М.: Дрофа, 2000.
11. Крутский А.Н. Психодидактика физики: Ч. 4. Системно-функциональный подход к усвоению знаний. – Барнаул: БГПУ, 1994.
12. Крутский А.Н. Психодидактика физики: Ч. 5.2. Системно-структурный подход к усвоению знаний: На материале физики 10 класса: Учебное пособие. – Барнаул, 1994.
13. Крутский А.Н., Аржанникова О.В. Психодидактика: Ч. 5.3. Системно-структурный подход к усвоению знаний: На материале физики 11 класса. – Новосибирск-Барнаул: БГПУ, 1998.
14. Косихина О.С., Крутский А.Н. Психодидактика: Ч. 5.1. Системно-структурный подход к усвоению знаний: На материале физики 9 класса. – Барнаул: БГПУ, 2003.
15. Крутский А.Н. Ток, заряд, напряжение, сопротивление в курсе физики основной и полной средней школы. – Барнаул, БГПУ, 2005.
16. Касьянов В.А. Физика-11. – М.: Дрофа, 2004.
17. ГОСТ 16-263. Метрология. Термины и определения.
18. ГОСТ 8,417–81/СТ СЭВ 1052–78/«ГСИ. Единицы физических величин».
19. Методические указания. Внедрение и применение СТ СЭВ 1052–78. «Метрология. Единицы физических величин». РД50–160–79. – М.: Издательство стандартов, 1979.
20. О единицах физических величин. – Физика в школе, 1983, № 2, с. 60–73.
21. Стоцкий Л.Р. Применение единиц физических величин в школе. – Физика в школе, 1979, № 6, с. 67–69.
22. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика-10. – М.: Просвещение, 1994.
Волковысский Р.Ю. Организация дифференцированной работы учащихся при обучении физике. – М.: Просвещение, 1993.
Тульчинская Г.М., Левина Р.С. Физика в таблицах, граф-схемах, диаграммах. – Калуга, 1994.
Шаповалов А.А. Кодотранспаранты по курсу физики 10 класса: содержание и использование в учебном процессе. – Барнаул, 1991.
I этап (повторение)
1.1. Получите семь важнейших элементов знания о законе Фарадея, используя формулу m = Kq.
1.2. Пользуясь структурной схемой для изучения темы «Ток, заряд, напряжение, сопротивление», напишите текст рассказа к ней, обеспечивающий изучение этих понятий на одном или двух уроках.
II этап (применение)
2.1.1. Разработайте структурную схему для изучения одной из тем физики.
2.1.2. Напишите краткий текст рассказа к этой структурной схеме.
2.2. Разработайте самостоятельно одну из логических схем по изучаемой вами теме в соответствии с используемым учебником физики.
III этап (дополнительное задание)* (* Выполняется по желанию.)
3.1. Изготовьте наглядное пособие для обучения учащихся системно-структурному подходу. Сфотографируйте его и включите фотографию в отчёт по данной контрольной работе.
3.2. Какие темы вы можете предложить для преобразования их к изучению методами системно-логического подхода?
Контрольная работа включает 3 этапа по материалу двух последних пройденных лекций А.Н.Крутского и О.С.Косихиной «Психодидактика: новые технологии в преподавании физики», которые учитель впоследствии может использовать как дидактический материал в своей работе.
Оценка контрольной работы – по 3 балла за каждое задание.
Максимальные оценки:
I этап – 6 баллов;
II этап – 9 баллов;
III этап – 6 баллов.
Контрольная работа засчитывается, если она выполнена не менее чем на 11 баллов.
Каждый этап контрольной работы следует выполнять на листах формата А4. Наиболее интересные и правильно оформленные разработки редакция будет рассматривать на предмет публикации.
Контрольные задания следует высылать вместе с бланком, напечатанным на этой странице.