НАЦІОНАЛЬНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ М.П.ДРАГОМАНОВА

ІВАНИЦЬКИЙ ОЛЕКСАНДР ІВАНОВИЧ

УДК : 378.147 : 53 : 37.04

ТЕОРЕТИЧНІ І МЕТОДИЧНІ ОСНОВИ ПІДГОТОВКИ

МАЙБУТНЬОГО ВЧИТЕЛЯ ФІЗИКИ ДО ВПРОВАДЖЕННЯ

ІННОВАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ НАВЧАННЯ

13.00.02 – теорія і методика навчання фізики

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора педагогічних наук

Київ – 2005

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано у Запорізькому національному університеті, Міністерство освіти і науки України.

Науковий консультант: | доктор педагогічних наук, професор, академік Міжнародної педагогічної академії

Офіційні опоненти: | доктор педагогічних наук, професор,

академік АПН України

ГОНЧАРЕНКО Семен Устинович,

Інститут педагогіки і психології професійної освіти АПН України, головний науковий співробітник;

доктор педагогічних наук, професор

АТАМАНЧУК Петро Сергійович,

Кам’янець-Подільський державний університет,

завідувач кафедри методики викладання фізики та дисциплін технологічної освітньої галузі;

доктор фізико-математичних наук, професор

ПАСІЧНИК Юрій Архипович,

Національний педагогічний університет

імені М.П.Драгоманова, професор кафедри загальної фізики

Провідна установа | Інститут педагогіки АПН України, лабораторія математичної і фізичної освіти, м. Київ.

Захист відбудеться “26“ квітня 2005 р. о 1400 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.053.03 в Національному педагогічному університеті імені М.П.Драгоманова, 01601, м. Київ, вул. Пирогова, 9.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного педагогічного університету імені М.П.Драгоманова, 01601, м. Київ, вул. Пирогова, 9.

Автореферат розісланий “17” березня 2005 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради В.О.Швець

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність дослідження. Зміни, що відбуваються в Україні, зумовлюють створення адекватних соціально-педагогічних умов, викликають необхідність проектування і впровадження нової моделі навчання, розробки і практичної реалізації інноваційних технологій навчання фізики. Це потребує вчителів з аналітичним стилем мислення, націленістю на вдосконалення навчального процесу, знанням широкого спектру сучасних педагогічних технологій, умінням обирати найбільш ефективні з них, враховуючи особливості учнів класу та власні можливості, вносити науково обгрунтовані зміни до трансляційної основи технології.

Поліаспектність проблеми підготовки майбутнього вчителя фізики знайшла своє відображення у дослідженнях учених різних галузей педагогічної науки. Широке коло питань і проблем загальнопедагогічної підготовки вчителів висвітлено у працях О.А.Абдулліної, А.М.Алексюка, Ю.К.Бабанського, А.П.Бєляєвої, І.М.Богданової, І.А.Зязюна, Н.В.Кузьміної, В.В.Радула, Л.О.Савенкової, В.В.Сагарди, С.О.Сисоєвої, Г.В.Троцко та ін. Привертає увагу також досвід вивчення проблеми підготовки вчителів у працях зарубіжних учених, зокрема К.Ангеловськи, Дж.Брауна, П.Д.Еггена, К.Картера, К.М.Кларка, А.Коллінза, Б.Б.Левіна, Г.Сайкса, Р.Дж.Спіро, А.Шельтен, Л.Шульмана та ін. Технологічний напрям підготовки вчителя досліджувався вітчизняними фахівцями А.М.Алексюком, В.І.Бондарем, М.І.Жалдаком, Н.В.Морзе, А.С.Нісімчуком, О.С.Падалкою, З.І.Слєпкань, І.О.Смолюком, О.Т.Шпаком та ін.

Питання підготовки вчителя фізики розроблялися в дослідженнях П.С.Атаманчука, Н.А.Бабаєвої, О.І.Бугайова, Г.Ф.Бушка, С.У.Гончаренка, Є.В.Коршака, О.І.Ляшенка, В.І.Нечета, А.І.Павленка, Ю.А.Пасічника, В.Ф.Савченка, О.В.Сергєєва, І.І.Тичини, А.Т.Цвєткової, М.І.Шута та ін. Завдяки цим дослідженням розроблено професіограму, цілі, структуру і зміст підготовки майбутнього вчителя фізики, форми, методи і засоби навчання студентів-фізиків, удосконалено навчальні плани і програми, введено ступеневу систему підготовки.

Проте численні спроби перегляду професійно-педагогічної підготовки вчителів фізики не вирішили принципових суперечностей між:

· традиційною системою підготовки майбутніх учителів фізики і необхідністю в індивідуальному творчому характері їх практичної діяльності, забезпеченням прогностичного характеру фахової компетентності, орієнтованої на національну школу майбутнього, основні риси якої окреслені у Законах України “Про освіту” та “Про середню школу”;

· реорганізацією й ускладненням змісту професійно-педагогічної освіти, пов’язаними зі зміною педагогічної парадигми, і скороченням реального навчального часу, відведеного для його засвоєння;

· інтенсивною технологізацією навчального процесу в середній школі, оснащенням шкіл сучасними комп’ютерами та відсутністю спеціальної підготовки майбутнього вчителя до науково обгрунтованого використання сучасних технологій навчання фізики, впровадження комп’ютерних технологій навчання.

Процес підготовки майбутнього вчителя фізики тісно пов’язаний зі зрушеннями, що відбуваються у сучасній загальноосвітній школі, зокрема, з технологізацією навчального процесу. Технологізація навчання фізики полягає в обгрунтованому виборі системи організаційних форм, методів, засобів навчання фізики на основі цілепокладання та в їх оптимальному поєднанні, тобто створенні і реалізації технологій навчання фізики, орієнтованих на досягнення цілей навчання, виховання й розвитку учнів з урахуванням їх індивідуальних особливостей. Проте уточнення потребує саме поняття “технологія навчання фізики” та “інноваційна технологія навчання фізики”, необхідно прослідкувати генезис та змістові особливості його застосування, створити періодизацію та виявити тенденції історичного розвитку технологій навчання фізики, розробити класифікації технологій навчання та інноваційних технологій навчання фізики. Такий розгляд створює можливості перегляду змісту, форм, методів і засобів професійного навчання студентів-фізиків, дозволяє вирішити наукову проблему підготовки майбутнього вчителя фізики до впровадження інноваційних технологій навчання.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота пов’язана з реалізацією завдань наукової програми кафедри фізики та методики її викладання Запорізького державного університету “Фундаментальна підготовка вчителя фізики з університетською освітою до розв’язання професійних завдань” (РК № 0197U012787), а тема дисертації затверджена на засіданні науково-технічної ради Запорізького державного університету (протокол №8 від 29.04.1999 року) та погоджена в Раді з координації наукових досліджень у галузі педагогіки та психології в Україні (протокол № 4 від 11.04.2001 року).

Об’єктом дослідження є система підготовки вчителів фізики та процес навчання фізики у середній школі.

Предмет дослідження: система підготовки майбутнього вчителя фізики до впровадження інноваційних технологій навчання.

Мета дослідження: розробити теоретичні та науково-методичні засади підготовки майбутнього вчителя фізики до впровадження інноваційних технологій навчання у середній школі.

Концепція дослідження: ефективність дидактичного процесу в цілому й процесу навчання фізики зокрема, значною мірою визначається адекватним вибором і професійною реалізацією конкретних технологій навчання, тобто, у нашому розумінні, організаційних форм, методів та засобів навчання фізики у їх поєднанні. Орієнтація на технологічний підхід до навчання фізики, з одного боку, веде до суттєвих змін процесуальної складової навчання фізики в середній школі, з іншого боку – вимагає спеціальної підготовки майбутнього вчителя фізики, здатного забезпечити ці зміни як з точки зору проектування, моделювання майбутньої навчальної діяльності вчителя та учнів, так і практичного втілення створеної моделі. В інноваційних технологіях навчання зафіксовано принципові зміни механізмів відтворення функціональних і матеріально-організаційних структур навчального процесу. Тому формування технологічних знань і умінь студентів-фізиків, прогностичний характер підготовки до використання інноваційних технологій навчання фізики в середній школі детермінують модернізацію традиційної системи підготовки майбутніх учителів фізики, розробку і реалізацію інноваційних технологій нового типу, які грунтуються на суттєвих змінах у взаємовідносинах викладачів та студентів і називаються акмеологічними. Акмеологічна технологія підготовки майбутнього вчителя фізики – це системний спосіб навчання майбутніх фахівців проектуванню, створенню та реалізації елементів методичної системи роботи вчителя фізики на основі контекстного навчання, дієвим конструктором і учасником якого є сам студент.

Підготовка майбутнього вчителя фізики до впровадження інноваційних технологій навчання у концептуальному плані грунтується на: 1) розгляді діяльності майбутнього вчителя фізики як відносно стійкої індивідуально своєрідної організації активності, що створюється в результаті зусиль студента щодо найкращого досягнення цілей навчання за даних умов. Проте і цілі, і умови, і способи діяльності вчителя фізики характеризуються деякою типовістю, визначеністю, повторюваністю, що призводить до появи рис загальності, відносної стійкості індивідуального стилю діяльності кожного студента – майбутнього вчителя фізики і дозволяє технологізувати підготовку майбутніх учителів фізики; 2) діяльнісному підході до процесу навчання студентів-фізиків, згідно з яким найбільш ефективне формування технологічних знань та умінь (тобто знання про технології навчання фізики та їх складові, можливості і особливості їх застосування, уміння розробляти та реалізовувати дану технологію навчання фізики) здійснюється при відтворенні у навчальному процесі професійної діяльності вчителя фізики; 3) використанні системного принципу навчання майбутніх спеціалістів проектуванню, створенню і частковій перевірці моделей роботи вчителя фізики у вигляді загальної схеми або плану діяльності при здійсненні навчального процесу, основу чого складає переважаюча діяльність учнів, організована і створювана вчителем. Концептуальною основою такого навчання є акмеологічна теорія навчально-професійної діяльності, авторами якої є Н.В.Кузьміна та її послідовники, згідно з якою навчанню передує виявлення закономірностей, чинників і умов розвитку майбутніх учителів фізики та стимулювання навчання сучасними засобами; 4) розробці і застосуванні прогностичної акмеологічної підготовки майбутнього вчителя фізики до впровадження інноваційних технологій навчання в середній школі. Прогностичність цієї підготовки означає її орієнтацію на школу майбутнього з урахуванням основних тенденцій розвитку технологій навчання фізики. Її впровадження на контекстній основі передбачає узгоджене використання всіх видів підготовки майбутнього вчителя фізики: базової, загальнопедагогічної, методичної та спеціальної. Теоретичну й експериментальну модель своєї діяльності як вчителя фізики студент поетапно проектує і реалізує сам під керівництвом викладача на основі контекстного навчання у вигляді авторської системи діяльності (АСД).

Загальна гіпотеза дослідження грунтується на припущенні, що суттєве поліпшення фахової підготовки майбутнього вчителя фізики, посилення її прогностичної спрямованості можливе за умови розробки теоретичних і методичних основ підготовки майбутнього вчителя до впровадження інноваційних технологій навчання фізики. Ця розробка повинна базуватися на наступних положеннях:

· технологізація підготовки майбутнього вчителя фізики повинна базуватися на системному, структурно-функціональному, прогностичному та діяльнісному підходах, які визначають загальнонаукові та психолого-педагогічні основи акмеологічних технологій спеціальної фахової підготовки майбутніх фахівців-фізиків та технологій навчання фізики у середній школі;

· концептуальною основою проектування і реалізації акмеологічних технологій повинно стати контекстне навчання студентів узгодженому поєднанню форм, методів і засобів навчання фізики як складових конкретних технологій навчання, орієнтація спеціальної підготовки майбутнього вчителя фізики на створення високоефективної фахової авторської системи діяльності як ядра методичної системи роботи вчителя фізики;

· професійну модель учителя фізики необхідно доповнити інваріантами його фахової діяльності, технологічними знаннями й уміннями та вимогами до професійних знань, умінь і навичок вчителя фізики, необхідних для впровадження комп’ютерних технологій навчання фізики, що сприятиме більш якісній підготовці майбутніх фахівців;

· рівень фахової підготовленості майбутніх учителів фізики залежить від ступеня інтегрованості базових, психолого-педагогічних, методичних і спеціальних технологічних знань. Технологічна підготовка студентів-фізиків на контекстній основі забезпечує формування цілісної системи загальнопедагогічних, методичних і технологічних знань та умінь майбутніх учителів фізики, сприяє цілеспрямованому формуванню елементів їх авторської системи діяльності, прискорює психологічну адаптацію до ролі вчителя фізики, що позитивно впливає на розвиток особистості фахівця;

· введення спецкурсу “Інноваційні технології навчання фізики в середній школі” є важливим інтегративним чинником діяльнісної спрямованості фахової підготовки майбутнього вчителя фізики, що пов’язує цикл теоретичного технологічного навчання студентів з їх особистісними ціннісними орієнтаціями та особистісними професійними інтересами, забезпечує індивідуальне проходження студентом повного фахового циклу: від проектування і розробки конкретної технології навчання фізики до її імітаційної реалізації.

Відповідно до предмета, мети, концепції та гіпотези дослідження визначено основні завдання дослідження:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

Методологічною основою дослідження є положення теорії пізнання, її основні методологічні принципи – історизму, системності, єдності якості і кількості, діалектичного заперечення, розвитку, каузальності, об’єктивності, науковості, всебічності вивчення явищ та процесів, взаємозв’язку та взаємозумовленості явищ; методологічні підходи – структурно-функціональний, системний, прогностичний, діяльнісний; принципи цілісного дослідження дидактичних процесів та комплексного використання методів дослідження; взаємозв’язок навчання і розвитку, врахування вікових та індивідуальних особливостей у навчанні; орієнтація фахової підготовки на майбутню професійну діяльність студентів.

Теоретичну основу дослідження складають положення та висновки, що стосуються загальної дидактики, педагогіки, методики навчання фізики; психологічна теорія поетапного формування розумових дій і понять; акмеологічна концепція підготовки майбутніх учителів в умовах ступеневої системи навчання у вищій педагогічній школі; суб’єктно-особистісний підхід до проблеми, в основу якого покладено: а) акмеологічну теорію навчально-професійної діяльності; б) теорію особистісно-орієнтованого навчання і виховання учнів та студентів; в) здібності та інтереси людини як основні рушійні сили розвитку особистості у навчальному пізнанні.

Поліаспектність проблеми підготовки майбутнього вчителя фізики потребує комплексу методів дослідження. Загальнонаукові методи: історичний і логічний у їх взаємодії (розділи 1, 2, 4, 5), абстрагування на основі відволікання (підрозділи 1.2, 1.3, 2.1, 3.3, 6.3), абстрагування на основі ототожнення (підрозділи 1.2.1, 1.3, 2.3) абстрагування на основі ідеалізації (підрозділи 1.3, 2.1, 3.1,3.2, 5.2, 5.4 – 5.6, 6.3, 6.4), системно-структурний (розділи 1, 2, ;4, 5, 6), моделювання (розділи 1, 3, 5, 6), аналіз і синтез (розділи 1, 2, 4, 5, 6), індукція та дедукція (розділи 1, 2, 3, 4, 5, 6). Методи теоретичного рівня: категоріальний аналіз (розділи 1, 2, 4, 5), порівняння (розділи 1, 2, 3, 4, 5, 6), дидактичне моделювання майбутньої професійної діяльності студентів-фізиків (розділ 5), узагальнення інноваційного педагогічного досвіду роботи вчителів фізики на основі історико-генетичного і системно-структурного підходів (підрозділи 1.6, 2.2, 2.3, 3.1 – 3.4). Методи емпіричного рівня: акмеологічні методи дослідження рівня ефективності результатів діяльності вчителів фізики та студентів (розділ 6), експериментальне моделювання технологій концентрованого та модульного навчання фізики (розділи 3, 6), соціологічне опитування, педагогічний експеримент у його конкретних формах (констатуючий, лабораторний, формуючий), експертні оцінки, методи математичної статистики (розділ 6).

Експериментальна база дослідження. Експеримент проводився на базі фізичного факультету Запорізького державного університету, фізико-математичного факультету Бердянського державного педагогічного університету, Запорізького інституту післядипломної педагогічної освіти, 29 середніх шкіл Запорізької області. В експериментальній роботі брали участь 838 студентів та випускників фізичного факультету Запорізького державного університету та фізико-математичного факультету бердянського державного педагогічного університету, 242 вчителі фізики.

Наукова новизна дослідження полягає в тому, що:

а) уперше в методиці навчання фізики обгрунтовано концептуальні засади підготовки майбутнього вчителя фізики до впровадження інноваційних технологій навчання в середній школі: побудова теоретичного уявлення про технологію навчання фізики; розробка наукового опису технології навчання як процесуальної складової дидактики фізики; структурування технології шляхом введення поняття “інваріант навчального процесу з фізики”, виділення на цій основі принципів конструювання узагальнених технологій навчання фізики в середній школі;

б) розроблена концепція технологій навчання фізики, що ґрунтується на їх дефініції, визначенні структури, класифікації й обгрунтуванні вибору, на аналізі пов’язаних із технологіями навчання понять, на проектуванні та реалізації складових технології навчання фізики. Показано, що необхідність спеціальної підготовки майбутнього вчителя фізики до впровадження інноваційних технологій навчання фізики визначається глибинними причинами, зумовленими єдиними когнітивними механізмами прийняття рішення, а вибір альтернатив на рівні проектів технологій навчання фізики визначається значущістю орієнтовної основи діяльності вчителя фізики з огляду на особистий і соціальний досвід, оцінкою ситуації і власних засобів; типом відношення технології до цілі; впливом стереотипів методичної системи діяльності вчителя фізики;

в) уперше в методиці навчання фізики розроблено систему підготовки майбутнього вчителя фізики до впровадження інноваційних технологій навчання, що містить послідовні етапи формування технологічних знань та умінь студентів (пропедевтичне навчання, базове навчання (елементи контекстного навчання при вивченні курсів “Шкільний фізичний експеримент”, “Теорія і методика навчання фізики”), імітаційне навчання, акмеологічна педагогічна практика, контекстне навчання (спецкурс), розробка і захист авторської системи діяльності (дипломна робота), їх зміст, форми, методи і засоби та їх поєднання у вигляді акмеологічних технологій контекстного навчання: макромодульний технологічний комплекс (інформаційно-орієнтовний (лекція з методики навчання фізики), виконавчий (лабораторна робота) та контрольно-оцінювальний (семінарське заняття) блоки, об’єднані спільною метою); макромодульний лабораторно-практичний комплекс (організаційно-інструктивний, вступний, циклічно-виконавчий і підсумковий блоки); інтегративна технологія–спецкурс “Інноваційні технології навчання фізики в середній школі”. Визначено психологічні основи ефективності контекстного професійного навчання, в ході якого моделюються практичні дії вчителя фізики. Створена модель процесу підготовки майбутнього вчителя фізики забезпечує формування міцних умовно-рефлекторних зв’язків, що у технологічному плані реалізується кількаразовим прокручування у свідомості студента набутих технологічних знань шляхом виконання спеціально розроблених контекстних завдань;

г) на основі аналізу стану та тенденцій розвитку технологій комп’ютерного навчання фізики визначено інформаційно-комунікаційні технології навчання фізики (ІКТНФ) як електронне навчання фізики в його рецептивному та інтерактивному компонентах. Створено класифікацію ІКТНФ, в основу якої покладено модернізацію традиційних засобів навчання фізики на основі локального та комплексного застосування комп’ютера: локальні технології комп’ютерного моделювання, комп’ютерного контролю знань, комп’ютерних лабораторних робіт, комп’ютерних баз даних та комп’ютерних дидактичних матеріалів, узагальнені технології комп’ютерних навчальних програм, дистанційного навчання фізики, експертних навчальних систем. Здійснено аналіз цих технологій та розглянуто методичні особливості роботи з різними їх складовими у контексті підготовки майбутнього вчителя фізики до їх використання;

д) доведена потреба учителя в оволодінні інформаційно-комунікаційними технологіями навчання фізики, розроблено доповнення до професіограми учителя фізики стосовно знань, умінь та навичок, пов’язаних з ІКТНФ. Показано, що підготовка майбутнього вчителя фізики до комплексного використання комп’ютера у процесі навчання фізики повинна розпочинатися із вивчення локальних технологій комп’ютерного навчання фізики та містити такі етапи: демонстрація і аналіз комп’ютерних програм викладачем демонстрація і аналіз програм студентами розробка сценарію комп’ютерної програми моделювання застосування програми у навчальному процесі введення фрагментів програми у розроблену студентом технологію розробка авторської комп’ютерної програми з фізики застосування комп’ютера у реальному навчальному процесі з фізики. Доведено переваги застосування комп’ютерних програм-конструкторів типу “Використання Microsoft office у школі” для підготовки майбутнього вчителя фізики до комплексного застосування комп’ютера у процесі навчання фізики;

д) обгрунтовано концептуальні засади розробки і впровадження інноваційних технологій концентрованого та модульного навчання фізики в середній школі: методика розробки складових технології, особливості конструювання вступної, операційної та контрольної частин технології на основі інваріантів навчального процесу, забезпечення варіативності шляхом введення елементів технологій проблемного, диференційованого, ігрового, інтегративного, комп’ютерного навчання фізики;

е) уточнено дефініції понять “технологія навчання фізики” та “інноваційна технологія навчання фізики”, досліджено генезис та змістові особливості їх застосування, створена періодизація історичного розвитку технологій навчання фізики. Розроблено два підходи до розуміння поняття “технологія навчання фізики”: 1) системний, з виділенням структурних елементів технології; 2) функціональний, з виділенням інваріантів навчального процесу з фізики. Встановлено, що питання розробки, проектування , аналізу та функціонування технологій стосуються переважно процесуальної сторони навчання фізики, тобто поняття “методика навчання фізики” має ширший зміст, ніж поняття “технологія навчання фізики” й містить останнє. Технологічний аспект методики навчання фізики полягає у виділенні й визначенні послідовності вивчення одиниць змісту навчального матеріалу з фізики, шляхів і способів формування елементів фізичного знання у межах виділеного змісту, у застосуванні способів педагогічної взаємодії вчителя та учнів (методів навчання фізики) та використанні способів педагогічного спілкування (організаційних форм ) та засобів навчання фізики. Уперше в теорії і методиці навчання фізики на основі аналізу сучасного стану і тенденцій розвитку технологій навчання та технологій професійної підготовки сучасного вчителя розглянуто узагальнені засади та проведено змістові класифікації технологій та інноваційних технологій навчання фізики;

є) обґрунтовано зміст та вперше введено в обіг поняття “інваріант навчального процесу з фізики”, “інваріанти діяльності учнів під час навчання фізики” та “інваріант діяльності вчителя фізики”. Виділено узагальнений інваріант способів навчальної діяльності учнів, що відповідає кожному елементу знання (діяльність зі створення знання; розпізнавання ситуацій, що відповідають знанню; відтворення ситуацій, що відповідають знанню) та запропоновано ієрархію рівнів конкретизації інваріантів діяльності вчителя й учнів: способи вивчення фізичних законів, способи формування узагальнених умінь, розв’язування задач з фізики, способи вивчення фізичних понять та їх конкретизація (інваріанти вивчення фізичних об’єктів, фізичних явищ, фізичних величин, фізичних моделей), формування експериментальних умінь, проведення дослідів;

ж) доведено ефективність побудованої системи підготовки майбутніх учителів фізики до впровадження інноваційних технологій та розробленої методики акмеологічного вивчення досягнення студентами трансляційного і трансформаційного рівнів оволодіння технологічними фаховими знаннями й уміннями.

Теоретичне значення дослідження полягає у розробці теоретичних і методичних основ підготовки майбутнього вчителя фізики до впровадження інноваційних технологій навчання; визначенні загальних принципів побудови науково-методичної системи підготовки вчителів фізики, спрямованої на стимулювання саморозвитку студентів; методологічному обґрунтуванні проектування і моделювання системи акмеологічних технологій підготовки майбутнього фахівця до впровадження інноваційних технологій навчання; розробці компонентів навчально-методичного і дидактичного забезпечення спеціальної підготовки майбутнього вчителя фізики; у концептуальному обгрунтуванні поняття “технологія навчання фізики” як поліаспектного феномену з позицій системно-діяльнісного підходу та розробці концепції технологій навчання фізики.

Практичне значення роботи. У результаті дослідження створено й доведено до реалізації у навчальному процесі вищих педагогічних закладів освіти дидактико-методичну систему поетапної підготовки майбутніх учителів фізики до впровадження інноваційних технологій навчання. Розроблено зміст навчальних курсів “Теорія і методика навчання фізики”, “Методика і техніка шкільного фізичного експерименту”, “Інноваційні технології навчання фізики у середній школі як процесуальної основи підготовки майбутнього вчителя фізики до впровадження інноваційних технологій навчання; створено навчально-методичне забезпечення їх вивчення (програми, методичні рекомендації, посібники), яке можна використати при вивченні курсів “Методика навчання фізики”, “Практикум зі шкільного фізичного експерименту”, “Вступ до спеціальності”, при розробці і реалізації спецкурсів, пов’язаних із технологізацією навчання фізики в середній школі, із підготовкою майбутнього вчителя фізики до комплексного використання комп’ютера та проведенні науково-педагогічних досліджень. Окремі положення дисертаційного дослідження мають загальнодидактичне значення і можуть застосовуватися у процесі підготовки та післядипломної перепідготовки вчителів природничо-математичного циклу предметів.

Результати дисертаційного дослідження впроваджено у процес підготовки майбутніх вчителів фізики на фізичному факультеті Запорізького держуніверситету (довідка № 11 від 17.02.2003 р.), на фізико-математичному факультеті Бердянського державного педагогічного університету під час підготовки майбутніх учителів фізики та інформатики (довідка № 57 від 02.12.2002 р.); використано на курсах підвищення кваліфікації вчителів фізики та у роботи обласної творчої групи вчителів фізики при Запорізькому інституті післядипломної педагогічної освіти, (довідка № 18 від 23.01.2003 р.), у 23 середніх школах Запорізького району Запорізької області (довідка № 19 від 17.12.2002 р.).

Особистий внесок здобувача в одержанні наукових результатів полягає в розробці системи підготовки майбутнього вчителя фізики до впровадження інноваційних технологій навчання, в теоретичному обґрунтуванні основних ідей і положень досліджуваної проблеми, зокрема методологічних підходів та концептуальних засад підготовки майбутнього вчителя фізики до впровадження інноваційних технологій навчання та технологізації навчального процесу з фізики в середній школі, в особистому визначенні загальних засад дослідження та реалізації його основних положень, безпосередній участі в організації та проведенні дослідно-експериментальної роботи.

Розробку основ технологій модульного та концентрованого навчання фізики здійснено у співпраці із О.В.Сергєєвим.

Вірогідність результатів дослідження забезпечується опорою на фахові наукові розробки та визнані загальнонаукові, психолого-педагогічні, методичні концепції та класичні засади дидактики фізики, адекватністю обраних методів дослідження меті і завданням дослідження, в обговоренні та схваленні його результатів на численних конференціях та семінарах, використанням аналітичних та експериментальних методів (доведення результату шляхом логічних перетворень, моделюванням і перевіркою створених моделей на практиці, застосуванням методів математичної статистики до обробки експериментальних результатів), а також підтвердженням практикою позитивних наслідків упровадження результатів дослідження.

Апробація результатів дослідження. Основні положення і результати дослідження обговорено на наукових та науково-методичних конференціях, у тому числі міжнародних: “Методологічні, дидактичні і психологічні аспекти проблемного навчання фізики”, (Донецьк, 1993); “Комп’ютерні програми навчального призначення” (Донецьк, 1994); “Технологічний підхід у дидактиці. Модульне навчання професій” (Донецьк, 1994); “Розвиток творчих здібностей учнів у процесі навчання фізики” (Чернігів, 1996); “Технологічний підхід в дидактиці. Блочно-модульне навчання професії” (Донецьк, 1998); “Заочне навчання: стратегія і практика” (Москва,1999); “Сучасні інформаційні технології у професійній освіті” (Москва, 2000); “Інноваційні технології навчання у вищій професійній школі” (Москва, 2001); “Фундаментальна та професійна підготовка фахівців з фізики” (Київ, 2002), “Проблеми підвищення якості підготовки фахівців” (Москва, 2002), „Методологічні принципи формування фізичних знань учнів і професійних якостей майбутніх учителів фізики та астрономії” (Кам’янець-Подільський, 2003); всеукраїнських: “Інтеграція елементів змісту освіти” (Полтава, 1994); “Українознавство у технічному вузі: методологія, методика, перспектива” (Київ, 1994); “Шляхи удосконалення фундаментальної і професійної підготовки вчителів фізики” (Київ, 1995); “Психолого-педагогічні фактори підвищення професійної майстерності вчителя” (Житомир, 1995); “Активізація навчальної діяльності школярів” (Кривий Ріг, 1995); “Стандарти фізичної освіти в Україні: технологічні аспекти управління навчально-пізнавальною діяльністю” (Кам’янець-Подільський, 1997); “Навчальна продуктивна (творча) діяльність у різних ланках системи освіти” (Бердянськ, 1998); “Сучасний стан вищої освіти в Україні: проблеми та перспективи” (Київ, 2000); ”Фундаментальна та професійна підготовка фахівців з фізики” (Київ, 2000); “Реалізація сучасних вимог до контролю і оцінювання навчальних досягнень учнів і студентів під час вивчення природничо-математичних дисциплін” (Херсон, 2001); “Модель середньої фізичної освіти в умовах переходу на 12-річний термін навчання” (Кам’янець-Подільський, 2001); ) “Методичні особливості викладання фізики на сучасному етапі” (Кіровоград, 2002); “Засоби і методи навчання фізики” (Чернігів, 2002); а також регіональних конференціях, проблемних та науково-методичних семінарах: “Сучасні технології підготовки вчителя-предметника до професійної діяльності” (Запоріжжя, 1992); “Активні методи і форми підготовки вчителя-предметника з університетською освітою” (Запоріжжя, 1993); “Шляхи підготовки вчителя фізики до розв’язування професійних завдань” (Запоріжжя, 1993); “Актуальні проблеми впровадження нових педагогічних технологій та інновацій в навчальний процес сучасної школи” (Рівне, 1995); “Методичні особливості викладання фізики на сучасному етапі” (Кіровоград, 1996); “Дидактичні проблеми фізичної освіти в Україні” (Чернігів, 1998); “Методичні особливості викладання фізики на сучасному етапі” (Кіровоград, 1998); “Проблеми методики викладання фізики на сучасному етапі” (Кіровоград, 2000); “Інформаційні технології в освіті” (Мелітополь, 2001).

Основні результати дослідження опубліковано у 75 наукових та науково-методичних працях загальним обсягом 63 друк. арк., з них 44 написано без співавторів, у тому числі: одноосібна монографія (13,5 авт. арк.), 5 навчальних і методичних посібників; 5 брошур з методичними рекомендаціями та навчально-методичними матеріалами; 29 статей у провідних наукових фахових виданнях (з них 19 одноосібних), 11 статей у наукових журналах і збірниках наукових праць; 24 статті та тез у збірниках матеріалів конференцій.

Кандидатська дисертація на тему “Тематичний контроль та корекція знань учнів з фізики у середній загальноосвітній школі” захищена у 1991 році. Матеріали кандидатської дисертації у тексті докторської дисертації не використано.

Структура дисертації. Дисертація складається з вступу, шести розділів, висновків до розділів, загальних висновків, списку використаних джерел з 440 найменувань (з них 12 – іноземними мовами), 8 додатків на 34 сторінках. Її повний обсяг – 492 сторінки (414 сторінок – основна частина). Дисертація містить 49 рисунків на 45 сторінках та 24 таблиці на 33 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У вступі обгрунтовано актуальність і доцільність дослідження, визначено його об’єкт, предмет, мету, завдання дослідження, обґрунтовано гіпотезу та методологічні засади, висвітлено наукову новизну, теоретичне і практичне значення, висновки про впровадження результатів дослідження.

У першому розділі – “ Методологічні і психолого-педагогічні основи підготовки майбутнього вчителя фізики до впровадження інноваційних технологій навчання” – викладено результати ретроспективного аналізу досліджуваної проблеми та аналізується сучасний стан технологічних процесів в освіті та методиці навчання фізики в контексті гуманізації та демократизації, виявляється специфіка технологій навчання фізики в середній школі та пов’язаних з ними особливостей підготовки майбутнього вчителя до використання інноваційних технологій навчання. Для забезпечення прогностичного характеру професійної підготовки майбутнього вчителя фізики було виділено основні напрямки модернізації процесу навчання фізики в середній школі: а) модернізація навчання фізики, пов’язана з демократизацією структури освіти; б) модернізація, пов’язана з оновленням змісту навчання фізики; в) модернізація, пов’язана з удосконаленням організаційних форм та методів навчання фізики. Дано характеристику змін, що відбулися в межах кожного напрямку модернізації.

Аналіз навчального процесу з фізики та основних складових технологій навчання показали, що орієнтація на технологічний підхід у навчанні веде до суттєвих змін процесуальної складової навчання фізики в середній школі, і разом з тим вимагає спеціальної підготовки майбутнього вчителя, здатного забезпечити ці зміни як з огляду на проектування, моделювання навчальної діяльності вчителя та учнів, так і практичного втілення створеної моделі. Формування технологічних знань і умінь студентів-фізиків, прогностичний характер підготовки до використання інноваційних технологій навчання в середній школі детермінують модернізацію традиційної системи підготовки майбутніх учителів фізики.

Провідним у підготовці майбутнього вчителя фізики у нашому дослідженні став праксеологічний принцип інтегративного забезпечення контекстного характеру професійного навчання студентів-фізиків. Введення цього принципу як складового компоненту гуманістичної парадигми освіти зумовило перегляд мети, завдань, змісту, структури, технологій професійно-педагогічної підготовки майбутнього вчителя фізики, орієнтуючи кожного студента на професійний розвиток, на створення авторської системи діяльності вчителя (АСД). З цієї точки зору суб’єктність майбутнього вчителя фізики стосовно процесу навчання у вищому навчальному закладі, стосовно процесу навчання фізики в середній школі постає базовою цінністю технологій професійного навчання студентів-фізиків, в яких технологічні знання, вміння й навички не тільки засвоюються у навчальній діяльності, а й наповнюються особистісними характеристиками, стають невід'ємною складовою послідовних Я-образів студента, фіксуються у його Я-концепції.

Аналіз психологічних рівнів особистості студента і учня, динаміки розвитку Я-образу студента засвідчує, що розробка і впровадження технологій навчання фізики повинні орієнтуватися на суб’єкт-суб’єктну взаємодію учасників навчального процесу й забезпечувати її, враховувати їх психологічні особливості, забезпечувати комплексне формування структури особистості на всіх ієрархічних рівнях з урахуванням особливостей психічних процесів. Тому вже в процесі підготовки майбутніх учителів фізики структура навчальної діяльності студентів повинна передбачати певний алгоритм формування професійних навичок, орієнтованих на суб’єкт-суб’єктний характер педагогічної взаємодії. Застосування цього алгоритму передбачає активну діяльність студентів як суб’єктів навчання, прогнозування розвитку навчальних ситуацій. Тобто йдеться про моделювання професійної діяльності майбутнього вчителя фізики, в результаті якого навчальна інформація використовується для виконання конкретних контекстних дій, що впливають на формування професійних умінь і навичок, і, нарешті, на рівень технологічної майстерності. Ці алгоритми, які ми назвали інваріантами діяльності вчителя фізики, можуть бути застосовані на трьох рівнях технологізації навчального процесу: репродуктивному, коли студентам технологічна інформація надається у готовому вигляді; трансляційному – надання тільки частини зразків-орієнтирів, а останні етапи реалізуються за заданим алгоритмом; трансформації – орієнтири сформовані у вигляді елементів конкретної авторської системи діяльності майбутнього вчителя фізики

Показано, що підготовка майбутнього вчителя фізики з урахуванням таких загальних дидактичних принципів, як гуманізація та демократизація освіти та праксеологічного принципу підготовки майбутнього вчителя, передбачає встановлення нових пріоритетів: а) формування АСД майбутнього вчителя фізики шляхом створення умов для розвитку суб’єктних можливостей кожного студента; б) контекстного характеру навчальної діяльності, дієвими конструкторами та учасниками якої є самі студенти; в) технологізації професійної підготовки майбутнього вчителя, що грунтується на інваріантному підході та поетапному педагогічному розвитку і самореалізації кожного студента; г) орієнтації на застосування технологій комп’ютерного навчання фізики.

Досліджено еволюцію поняття “технологія навчання фізики”. Зміна його змісту охоплює, згідно з періодизацією вітчизняної історії методики навчання фізики О.В.Сергєєва, три епохи та 7 періодів. Дається характеристика названих епох та періодів насамперед у контексті технологізації навчального процесу з фізики.

Останній період розвитку технологій навчання фізики виявив і низку негативних тенденцій, до яких ми відносимо, насамперед, термінологічну невпорядкованість у тлумаченні поняття “педагогічна технологія”. Тому у розділі дається визначення технології навчання фізики як системного способу організації діяльності вчителя й учнів у процесі навчання, за якого реалізація навчальної мети досягається узгодженим поєднанням організаційних форм, методів і засобів навчання фізики. Для таких технологій загальні цілі та зміст навчання вважаються заданими програмою, тому питання розробки, проектування , аналізу та функціонування технологій стосуються процесуальної сторони навчання фізики. Отже, поняття “методика навчання фізики” є більшим за своїм змістовим обсягом, ніж поняття “технологія навчання фізики” й містить останнє. Предметом технології навчання фізики є системне поєднання форм, методів і засобів навчання фізики для вивчення цілісних одиниць змісту (навчальна тема, розділ, блок, модуль). Методика навчання фізики виявляє закономірності функціонування методичної системи навчання фізики та загальні особливості їх застосування, а технологія навчання фізики розробляє конкретні способи реалізації моделі цієї системи.

У другому розділі “Базові закономірності функціонування технологій навчання фізики” проведено розгляд технологій навчання фізики на основі методології визначення мети та виділення інваріантів навчального процесу.

Показано, що розробка теорії технологізації навчального процесу з фізики передбачає необхідність виведення базових закономірностей функціонування технологій навчання фізики та їх наслідків, які дають можливість перейти до прикладного аспекту дослідження – проектування та реалізації конкретних технологій навчання фізики. Технологічність навчального процесу тісно пов’язана з діагностичним характером цілей навчання фізики, які власне і визначають набір форм, методів і засобів навчання, а отже, варіативність технологій навчання фізики. Тому насамперед розглянемо особливості цілепокладання під час навчання фізики та необхідність рівневого подання цілей у вигляді запланованих результатів навчання. Обгрунтовано доцільність використання інваріантного підходу як однієї з основних методичних засад технологізації навчального процесу з фізики та підготовки майбутнього вчителя фізики до впровадження сучасних технологій навчання в середній школі.

Інваріант – це припис, орієнтовна основа діяльності вчителя й учнів. Він складається з опису послідовності дій як уявлення вчителя про майбутню діяльність. Технологія навчання фізики постає як втілення інваріантів діяльності вчителя й учнів. З точки зору підготовки майбутнього вчителя фізики виділено узагальнений інваріант способів навчальної діяльності учнів, що відповідає кожному елементу знання (діяльність зі створення знання; розпізнавання ситуацій, що відповідають знанню; відтворення ситуацій, що відповідають знанню) та запропоновано ієрархію рівнів конкретизації інваріантів діяльності вчителя й учнів: способи вивчення фізичних законів, способи формування узагальнених умінь, розв’язування задач з фізики, способи вивчення фізичних понять та їх конкретизація (інваріанти вивчення фізичних об’єктів, фізичних явищ, фізичних величин, фізичних моделей), формування експериментальних умінь, проведення дослідів.

На основі узагальнення дидактичних класифікацій технологій навчання, розроблено класифікацію технологій навчання фізики, яка відображає такі узагальнені класифікаційні ознаки: ступінь циклічності навчального процесу з фізики; рівень варіативності; ступінь діагностичності освітніх цілей; трансляційну основу педагогічної взаємодії; типи методичної діяльності вчителя фізики; типи управління пізнавальною діяльністю; напрямки модернізації традиційної системи навчання; способи формування інваріантів навчальної діяльності; види діяльності учителя фізики та учнів.

У третьому розділі “Методичні засади розробки і застосування інноваційних технологій навчання фізики” конкретизуються методологічні підходи, концептуальні засади та принципи проектування і впровадження інноваційних технологій навчання фізики в середній школі.

Згідно з інваріантним підходом розуміння технологій навчання як способів усвідомленого поєднання вчителем інваріантів навчального процесу веде до виділення способів вищого порядку. У цих способах повною мірою виявляється спрямованість на модернізацію традиційної системи навчання, саме в них присутні інваріанти, в яких зафіксовані принципові зміни механізмів відтворення функціональних і матеріально-організаційних структур навчального процесу. Такі технології навчання називаються інноваційними. Інноваційні технології навчання є зразками педагогічної діяльності, які дозволяють виділити і об’єктивувати межі освоєних і апробованих на даний момент інваріантів діяльності вчителя і учнів, застосування яких може принести якісно нові позитивні результати навчання.

Згідно з аналізом інноваційних процесів у методиці навчання фізики та основними положеннями сучасної концепції фізичної освіти в Україні, у розділі виділено тенденції розвитку технологій навчання фізики в загальноосвітній школі:

а) загальною провідною тенденцією є гуманізація , як дидактичний принцип навчання, і як один із основних напрямків удосконалення процесу навчання фізики.;

б) демократизація навчання фізики шляхом концептуальної переорієнтації навчання на формування особистості, широкого введення технологій профільного і контекстного навчання фізики;

в) множинність і варіативність шляхів реалізації суспільно погоджених цілей загальної середньої фізичної освіти та Стандартів фізичної освіти України;

г) комплексна реалізація цілей освіти, виховання та розвитку учнів, побудова технологій навчання на основі таксономій, орієнтованих на діагностичні цілі навчання фізики;

е) інтеграція знань про природу у навчанні фізики, перехід від епізодичного вживання інтегративних уроків до інтегративних технологій навчання фізики;

є) взаємне проникнення різноманітних технологій навчання фізики, поява метатехнологій (узагальнених технологій навчання