Національний педагогічний університет імені М.П.Драгоманова

МАРТИНЮК Михайло Тадейович

УДК 53(07)+372.853

Науково-методичні засади навчання фізики

в основній школі

13.00.02 - теорія і методика навчання фізики

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора педагогічних наук

Київ - 1999

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті педагогіки АПН України

Науковий консультант: доктор педагогічних наук, професор Бугайов Олександр Іванович, Інститут педагогіки, завідувач лабораторії

Офіційні опоненти: доктор педагогічних наук, професор, дійсний член АПН України Гончаренко Семен Устимович, Інститут педагогіки і психології професійної освіти, провідний науковий співробітник;

доктор педагогічних наук, доцент Павленко Анатолій Іванович, Запорізький обласний інститут удосконалення учителів, завідувач кафедри педагогіки, психології та методик навчання природничо-математичних дисциплін;

доктор фізико-математичних наук, професор Пінкевич Ігор Павлович, Київський університет імені Тараса Шевченка, завідувач кафедри теоретичної фізики

Провідна установа: Тернопільський державний педагогічний університет імені В.Гнатюка, кафедра фізики і методики викладання фізики, Міністерство освіти України, м. Тернопіль

Захист відбудеться “8” червня 1999 року о 1600 год на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.053.03 в Національному педагогічному університеті імені М.П.Драгоманова (252601, Київ, вул. Пирогова, 9)

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Національного педагогічного університету імені М.П.Драгоманова (252601, Київ, вул. Пирогова, 9)

Автореферат розісланий “26” квітня 1999 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Коршак Є.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність дослідження. Сучасний етап становлення національної загальноосвітньої школи на зламі ІІ-ІІІ тисячоліть супроводжується глибоким переосмисленням вітчизняного та осягненням світового досвіду у формуванні цілей і змісту освіти та побудовою адекватних їм методичних систем навчання. На це націлює й Державна національна програма “Освіта: Україна ХХІ століття”. Відповідно до неї розроблена концепція загальноосвітньої школи. Розробляються концепції неперервної освіти з усіх навчальних предметів, у тому числі й фізики. Продовжується робота над Державним стандартом фізичної освіти. Запропоновано ряд проектів програм з фізики для шкіл різних ступенів (і профілів). Масова ж школа в основному продовжує працювати за програмою єдиного для 7-их - 11-их класів курсу фізики, яка по суті є дещо вдосконаленим варіантом загальнодержавної програми колишнього Союзу РСР (1967 р.), та відповідними їй підручниками, розробленими в період технократичного підходу у вивченні природничих наук. Діюча двоступінчата структура цього єдиного курсу сповна не відповідає структурі сучасної школи, а також цілям профільного навчання фізики в старшій школі. З іншого боку, багато учителів-ентузіастів, особливо в школах, де згуртувалися творчі сили, прагнуть працювати за власними або регіональними програмами. Одначе таким спробам нерідко бракує належного розуміння не лише загальноосвітніх цілей і завдань навчання фізики, але й обгрунтованих засобів досягнення кінцевих результатів загальної фізичної освіти.

Настійна необхідність наукового осмислення концептуальних положень сучасного змісту навчання фізики, його можливих структур та обгрунтування відповідної методики навчання є актуальною науковою і соціальною проблемою. Тим часом вирішення цієї проблеми посилюється суперечностями початкового періоду розбудови нової національної школи в складних умовах становлення України як незалежної, суверенної, демократичної держави з ринковою економікою. Найголовнішою серед них є суперечність між докорінно новими освітньо-виховними цілями, окресленими програмою “Освіта: Україна ХХІ століття”, з одного боку, а з другого, - реальними умовами функціонування загальноосвітньої школи в по суті традиційній соціально-освітній системі. Як наслідок, спостерігається зниження престижності освіти і освітянської праці, деяка інертність педагогічного мислення, різке зниження рівня реалізації вимог діючих програм з фізики в масовій школі і, відповідно, рівня результативності навчання фізики дітей шкільного віку. Причому, динаміка останнього набуває загрозливо стрімкого характеру. Так само стрімко зменшується число учнів з позитивною мотивацією навчання, починаючи вже з 8-9 класу. І це в умовах роботи за програмою і підручниками, які добре освоєні більшістю учителів.

Згідно з державною концепцією фізичної освіти (у розробці якої дисертант брав участь), її загальноосвітній рівень планується реалізовувати й через цілком завершений базовий курс фізики. Цей підхід є принципово новим у теорії і практиці навчання в основній школі і тому потребує належного теоретико-експериментального обгрунтування.

Викладені вище обставини і зумовили вибір теми дисертаційного дослідження: “Науково-методичні засади навчання фізики в основній школі”. Це дослідження здійснено відповідно до основних напрямків досліджень, виконуваних АПН України з проблем розвитку педагогічної науки, та у зв'язку з виконанням держбюджетної теми “Основний зміст фізичної освіти в національній школі України” (номер держреєстрації 0194V029195, Український центр науково-технічної і економічної інформації, м.Київ, 1994 р.).

У даному дослідженні тісно переплітаються соціально-педагогічні, науково-методичні та практичні аспекти. Соціально-педагогічний аспект дослідження полягає в реалізації цілей розбудови національної школи України через оновлення змісту навчання, приведення його у відпо-відність з сучасними потребами особи і суспільства. Науково-методичний і практичний аспекти дослідження, - це обгрунтування поліструктурності методичної системи навчання фізики в основній школі і, зокрема, нового варіанту цієї системи, побудованої на базі інтегрованого курсу фізики з астрономією для 7-их - 9-их класів (на рівні навчального предмета, авторських програми і підручників для шкіл та методичних посібників для учителів).

Стан дослідження проблеми. У сучасній педагогічній науці є три основні теорії змісту і структури загальної середньої освіти. Визначальним чинником однієї з них (О.І.Бугайов, С.У.Гончаренко, В.В.Краєвський, І.Я.Лернер, О.І.Ляшенко, М.Н.Скаткін та інші) вважають пріоритетність цілей передачі соціального досвіду молодому поколінню. В другій, - психологічні цілі формування і розвитку учнів у процесі засвоєння спеціально відібраного соціального досвіду (В.П.Беспалько, В.С.Леднєв та інші). Ці-кавою є й третя педагогічна теорія змісту, в якій перевагу віддають позиції дитини у засвоєнні нею досвіду світової культури (В.І.Гінецинський, В.Я.Не-чаєв, Г.П.Щедровицький). Це так звана теорія пріоритетності культурогенезу особистості при її соціалізації в навчальній діяльності. Аналогічні підходи до проектування змісту загальної освіти чітко простежуються і в зарубіжній педагогічній літературі: американській (Б.Блум і Дж.Керр), французькій (І.Maжаулт), англійській (Р.Морріс), німецькій (Г.Нойнер) тощо.

Найбільш повно педагогічна теорія проектування змісту загальної середньої освіти розвинута, на наш погляд, в працях В.В.Краєвського, І.Я.Лернера та їх послідовників. Ця теорія послідовно простежує процес формування моделі (проекту) змісту освіти на трьох рівнях: рівні загального теоретичного подання; рівні навчального предмета і рівні навчального матеріалу. Концепція цієї теорії передбачає й наступний етап - етап реалізації цього проекту в процесі навчання і коректування його фактичним засвоєнням навчального матеріалу учнями.

Як відомо, будь-яка теоретична концепція змісту освіти реалізується через основний нормативний документ - навчальний план школи. Традиційно, у вітчизняній теорії і практиці навчання визначальним є предметний принцип побудови навчальних планів школи. Такий (аналітичний) підхід успішно сприяє формуванню системи наукових знань і вмінь, але передбачає особливий статус комплексу міжпредметних зв’язків, необхідність введення узагальнюючих тем у зміст окремих предметів, а також спеціальних узагальнюючих курсів. Предметна структура навчального плану не є такою популярною у світовій педагогіці. Так, у загальноосвітніх школах США, Англії, Франції, Швеції, Японії та інших, - зміст загальної освіти формують навколо окремих суспільно-корисних справ (проектів) або галузей життя (комплексних тем). Такий (синтетичний) підхід хоч і не забезпечує учнів систематичними знаннями основ наук, але в більшій мірі сприяє цілям задоволення потреб і пізнавальних інтересів більшості дітей шкільного віку. Тому не випадково, що у багатьох країнах синтетичний підхід широко практикують не лише в початковій і основній, але й в старшій середній школі (гуманітарного профілю).

Як ми вважаємо, досягнення цілей загальної природничонаукової грамотності більшості дітей шкільного віку можливе на основі поєднання аналітичного і синтетичного під-ходів. Вдалим вираженням єдиного синтетично-аналітичного підходу є базовий навчальний план школи, запропонований академіком АПН України С.У.Гончаренком й схвалений педагогічною громадськістю України. Цей навчальний план побудований за принципом “галузей знань”. Він є багатофункціональним, гнучким й сповна слугує стратегічним і тактичним цілям загальної середньої освіти в Україні.

Наступним, після навчального плану школи, етапом формування змісту освіти є обгрунтування функцій навчального предмету і його змісту. Навчальний предмет з точки зору його функцій, - це один з найголовніших засобів реалізації змісту освіти, що поєднує у нерозривному цілому зміст, який підлягає засвоєнню, із засобами його засвоєння учнями, їх розвитком і вихованням. Звичайно, коли мова йде про навчальний предмет, що репрезентує окрему фундаментальну науку, то загальна структура навчального предмета є певним відображенням структури самої науки. Проте зв’язки навіть такого навчального предмета зі “своєю” наукою є нелінійними. Ієрархія цих зв’язків обумовлена ще й особливостями діяльності учнів, які ці основи засвоюють. Отже, коли йдеться про новий інтегрований курс, як навчальний предмет школи, то його функції, а тим більше його основний (змістовий) блок і блок засобів (процесуальний блок), що забезпечує присвоєння й відтворення цього змісту, - повинні бути докладно проаналізовані й чітко окреслені. Це спонукало нас до обгрунтування базового курсу фізики, інтегрованого з астрономією, спочатку на рівнях його теоретичного подання і як навчального предмету, в цілому. Згідно до уже виділеної вище концепції освіти, її зміст фіксується передусім за допомогою програми навчального предмета. Дидактичні нормативи побудови навчальних програм і відображення в них змісту навчання досить повно обгрунтовані в науково-педагогічній літературі (О.І.Бугайов, С.У.Гончаренко, О.І.Ляшенко, І.Я.Лернер, М.Н.Скат-кін та інші). У даному дослідженні ми опираємося й на досвід застосування ідей Дж.Брунера, які позитивно вплинули на теорію і практику складання спіральних програм у багатьох країнах світу і отримали розвиток у роботах педагогів, котрі вважають основною метою освіти розумовий розвиток, формування творчого мислення. Розроблені в цих країнах (Англія, Німеччина, США, Японія і інші) варіанти методичних систем навчання фізики є дуже різноманітними навіть в окремо взятій країні і у своїй сукупності забезпечують демократичність національної системи освіти.

Теоретичне обгрунтування змісту базового курсу фізики та основ методики його навчання проводилося з урахуванням педагогічного досвіду, нагромадженого в теорії і практиці навчання фізики, а саме:

- досліджень історичного аспекту вивчення навчальних предметів. Це фундаментальні ідеї про ядро і оболонку змісту освіти (О.І.Маркушевич і В.О.Фабрикант) та тенденції його зміни (О.І.Бугайов, С.У.Гончаренко, Ю.І.Дік, Л.Я.Зоріна, В.Г.Разумовський, Л.І.Резніков, О.В.Сергєєв, М.М.Шах-маєв та інші);

- теорії і практики різних структурних побудов шкільних курсів фізики (О.І.Бугайов, С.У.Гончаренко, Ю.І.Дік, К.Д.Краєвич, О.В.Пьо-ришкін, В.Г.Разумовський, Л.І.Рез-ніков, Н.О.Родіна та інші) та астрономії (роботи Б.А.Ворон-цова-Вельямінова, І.А.Климишина, Е.П.Ле-вітана, Е.К.Страута);

- обгрунтування принципів відбору і конструювання навчального матеріалу (В.А.Бетев, О.І.Бугайов, Б.Є.Будний, Н.К.Гладишева, С.У.Гонча-ренко, Е.Ю.Евен-чик, В.Р.Ільченко, Є.В.Коршак, О.І.Ля-шенко, Ю.І.Мальо-ва-ний, В.В.Мултановський, А.А.Пін-ський, О.В.Пьоришкін, В.Г.Разумов-ський, Н.О.Родіна, Л.В.Тарасов, С.Я.Шамаш, В.Х.Юськович та інші);

- урахування закономірностей формування наукових понять, знань, вмінь і навичок (О.І.Бугайов, Б.Є.Будний, П.О.Знаменський, Є.В.Кор-шак, О.І.Ляшенко, А.І.Павленко, М.Й.Розенберг, А.В.Усова та інші);

- виховання природничонаукового світогляду на основі методологічних знань і відповідного йому науково-теоретичного способу мис-лення (Г.Л.Голін, С.У.Гончаренко, Л.Я.Зоріна, В.Ф.Єфіменко, В.М.Мо-щанський, В.Г.Разумовський, О.В.Сергєєв, Б.С.Спаський та інші);

- вивчення прикладних питань шкільної фізики (А.Г.Глазунов, Б.М.Мірзахмедов, М.Й.Розенберг, Є.В.Коршак, Л.В.Тарасов та інші);

- всебічний розвиток особистості учня в процесі вивчення ним основ наук (С.У.Гончаренко, І.Я.Ланіна, В.Г.Разу-мов-ський і інші);

- диференціації навчання (О.І.Бугайов, С.У.Гончаренко, Д.Я.Костюке-вич, В.О.Орлов, Н.С.Пури-шева, О.В.Сергєєв, М.М.Шахмаєв і інші);

- міжпредметних зв’язків фізики з іншими природничонауковими дисциплінами та інтеграції курсів (А.Е.Гуревич, В.Р.Ільченко, Л.А.За-кота, В.Г.Разумовський, О.В.Сер-гєєв, Л.В.Тарасов, В.Н.Федорова і інші);

- перевірки результативності вивчення фізики (О.І.Бугайов, С.У.Гон-ча-ренко, Д.Я.Костюке-вич, О.І.Ляшенко, А.А.Пінський, В.Г.Разу-мовсь-кий, О.В.Сергєєв, З.В.Сичевська, Л.С.Хижнякова, В.Х.Юсько-вич і інші).

Орієнтація і опора на результати цих та інших досліджень є теоретичною основою побудови пропонованої нами методичної системи навчання фізики (і астрономії) в основній школі.

Об’єктом дослідження обрано навчально-виховний процес з фізики в основній школі (загальноосвітній школі ІІ ступеня).

Предметом дослідження є методична система навчання фізики в основній школі.

Основною метою дослідження є побудова і теоретико-експеримен-тальне обгрунтування методичної системи навчання фізики в основній школі, адекватної структурі школи і новим сучасним цілям загальної природничонаукової освіти.

Концепція дослідження. Методична система навчання фізики в основній школі повинна бути багатоваріантною, бо лише за цієї умови можливо реалізовувати суб'єкт-об'єктний підхід до організації навчально-виховного процесу. Одним із таких варіантів є традиційна методична система навчання, побудована на основі єдиного для учнів 7-их - 11-их класів двоступінчатого курсу фізики, хоча й вона потребує удосконалення з метою приведення у відповідність із новими, сучасними цілями загальної природничонаукової освіти та структурою школи. Другим варіантом методичної системи навчання фізики може бути система навчання, побудована на основі базового курсу фізики в основній школі (у поєднанні із профільними курсами фізики в старшій школі). Цей варіант може мати множину конкретно-методичних систем, побудованих на ідеї інтеграції фізики з астрономією, хімією та іншими предметами природничонаукового циклу. Оптимальним, на наш погляд, є базовий курс фізики, інтегрований з астрономією, який ми тут виокремлюємо, обгрунтовуємо і на його основі розбудовуємо новий варіант методичної системи навчання фізики (і астрономії). Концептуально, у названому навчальному курсі можна подати адаптовану для учнів 7-9 класів систему фізичних і астрономічних знань, якщо за основу формування навчального матеріалу обрати феноменологічний (“явищний”) підхід, який більш повно відповідає психологічним особливостям дітей підліткового віку. Щоб максимально враховувати досить значний інтервал пізнавальних можливостей учнів цього віку, конкретизація змісту фізичної (і астрономічної) освіти в підручниках повинна бути реалізована не лише на рівні обов'язкових результатів, але й на підвищеному та поглибленому рівнях. Вивчення інтегрованого курсу “Фізика. Астрономія” в основній школі задовольнятиме пізнавальні інтереси широкого загалу підлітків до фізичних і астрономічних знань.

Функціонування різних варіантів методичних систем навчання фізики реально слугуватиме цілям гуманізації і демократизації системи навчання дітей шкільного віку.

Завдання дослідження ми умовно поділяємо на дві групи.

Перша група завдань означена нами як завдання проектної діяльно-сті щодо сучасної методичної системи навчання фізики, побудованої на основі базового курсу фізики, інтегрованого з астрономією:

1.

1.

1.

Друга група завдань дослідження пов’язана з дидактичними і методичними нормами діяльності навчання (в якому проект змісту навчання реалізується):

1.

1.

1.

1.

1.

Методологічною основою дослідження є: концепції диференціації, гуманізації і демократизації навчання; концепція національної загальноосвітньої школи і закон України “Про освіту”; опора на сучасні психолого-педагогічні теорії (розвивального навчання; поетапного формування знань, вмінь і навичок; змістових узагальнень; вивчення матеріалу укрупненими дидактичними одиницями; інновацій-них технологій відбору і конструювання змісту навчального матеріалу та його присвоєння дітьми шкільного віку тощо); орієнтація на передовий вітчизняний і зарубіжний досвід теорії і практики загальної природничонаукової, зокрема фізичної і астрономічної освіти дітей шкільного віку; комплексний підхід до вивчення проблеми, осмислення її різнобічності і багатоаспектності.

Для розв’язання поставлених завдань використовувалися такі загальнонаукові і спеціальні методи дослідження: науково-теоретичного аналізу філософської, психолого-педагогічної, науково-методичної і спеціальної (з фізики та астрономії) літератури з проблеми дослідження; системно-структурного підходу до аналізу педагогічних явищ; вивчення і узагальнення масового і передового педагогічного досвіду; педагогічного діагностування і прогнозування; педагогічних спостережень; комплекс різновидів педагогічного експерименту; сучасні методи і технології обробки кількісної інформації про педагогічні явища і процеси.

Наукова новизна дослідження полягає у концептуальному обгрунтуванні та побудові нової методичної системи навчання фізики (і астрономії) в основній школі. Вперше дано теоретичне і експериментальне обгрунтування концепції можливого варіанту базового курсу фізики, інтегрованого з астрономією, та запропонована методична система навчання, яка побудована на основі базового курсу фізики, інтегрованого з астрономією. Вперше запропонована й реалізована (в авторських підручниках) методика цілеспрямованого формування в учнів основної школи узагальнених способів діяльності при осягненні ними природничонаукових понять.

Теоретичне значення дослідження полягає в тому, що:

- на основі логіко-методологічного аналізу тенденцій розвитку наукового природознавства і їх відображення в навчально-виховному процесі в загальноосвітній школі, а також на підставі аналізу тенденцій розвитку зарубіжних і вітчизняних освітніх систем, - обгрунтовано педагогічну доцільність поліструктурності методичних систем навчання фізики в основній школі;

- виявлено нові науково-методичні підходи до інтеграції змісту загальної фізичної і астрономічної освіти і на основі цього з'ясовано чинники такої інтеграції, які конкретизовані в базовому курсі фізики, інтегрованому з астрономією;

- обгрунтовано новий зміст фізичної і астрономічної освіти в основній школі на рівні теоретичного подання, навчального предмету, навчального матеріалу підручників для 7-9 класів;

- запропоновано нові методики вивчення ряду наукових понять на першому ступені навчання фізики в школі;

- розроблено концепцію підручника-комплексу (підручника для всіх) з фізики (і астрономії) для основної школи: від рівня теоретичного подання - до рівня пробних підручників;

- виявлено нові підходи до вдосконалення професійної підготовки майбутніх учителів фізики в процесі їх навчання в педвузі.

Основні теоретичні положення даного дисертаційного дослідження знайшли відображення в наукових працях автора (зокрема в його монографіях [1; 2]).

Практичне значення роботи визначається такими результатами:

- розробка висунутих теоретичних положень доведена до конкретної реалізації у вигляді державної програми з фізики та астрономії для загальноосвітньої школи, програм з фізики і методики її викладання в педвузі [13; 14], пробних підручників з фізики та астрономії для сьомого [3; 4; 6], восьмого [5; 7] і дев’ятого [15] класів загальноосвітньої школи;

- підготовлено і видано методичні матеріали щодо планування навчально-виховного процесу з фізики та астрономії у сьомому [11] і восьмому [12] класах;

- обгрунтовано (на рівні дидактичного матеріалу) систему діагностики, контролю і оцінювання результативності навчально-виховного процесу з фізики та астрономії [25; 26];

- підготовлено ряд методичних рекомендацій щодо викладання окремих питань шкільного курсу фізики [16-18; 27-30; 32-33 та інші].

Вірогідність одержаних результатів та їх обгрунтованість підтвер-джуються: опорою на наукову методологію; відповідністю методів до-слід-ження його меті і завданням; різнобічною апробацією основних положень дисертаційної роботи в педагогічному експерименті та впровадженням пропонованого нами базового курсу фізики в практику роботи масової школи (через відповідні підручники і посібники для учителів, що видані масовим тиражем); обговоренням теоретичних положень і конкретних результатів дослідження на численних конференціях і семінарах науковців, методистів та учителів.

Особистий внесок автора в здобутті наукових результатів дослід-жен-ня підтверджують:

- безпосередня участь у розробці матеріалів до Державної національної програми “Освіта: Україна ХХІ століття”, Концепції неперервної фізичної освіти в навчальних закладах України та держбюджетної теми “Основний зміст фізичної освіти в національній школі України”, що виконувалася в Уманському педінституті в 1992-1996 р.р.;

- власний концептуальний підхід до розв’язання проблеми вдосконалення загальної фізичної освіти шляхом впровадження різних варіантів методичних систем навчання, побудованих на базі: інтегрованих курсів природознавства; інтегрованих курсів фізики з астрономією, з хімією тощо;

- особисто визначено концепцію дослідження, здійснено обгрунтування та реалізацію його основних положень;

- розроблено концептуальні положення можливого варіанту методичної системи навчання, побудованої на основі базового курсу фізики, та дано їх теоретико-експеримен-тальне обгрунтування;

- одноосібно підготовлені рукописи 9 (із 25) роз-ділів підручників з фі-зи-ки та астрономії (та 3 розділи у співавторстві): "Фізика. Астрономія - 7" - роз-ді-ли І, ІV; "Фізика. Астро-номія - 8" - розділи ІV (§§ 30-36), V, VI, IX; "Фі-зи-ка. Астрономія-9"- розділи І, ІІІ, ІV, VІІ, VIІІ (§8.13), ІХ (§§9.9-9.14);

- розроблені особисто навчально-методичні матеріали, апробовані в пе-да-гогічному експерименті, доповідях і виступах на численних конференціях, семінарах, курсах підвищення кваліфікації учителів;

- здійснено організоване впровадження пропонованого базового курсу фізики, інтегрованого з астрономією, у реальну практику навчання в ряді областей України (про що у наступному).

Апробація і впровадження результатів дослідження. Основні результати дослідження доповідалися і обговорювалися в період 1991-1998 р.р. на різних конференціях, семінарах і нарадах, зокрема: на науково-практичних конференціях (м.Черкаси, 1990 р.; м.Ніжин, 1992 р.; м.Кірово-град, 1994 і 1998 р.р.; м.Рівне, 1995 р.; м.Жовті Води, 1996 р.; м.Умань, 1997 р., м.Херсон, 1997 р., м.Чернігів, 1998 р.); на засіданнях групи з підготовки підпрограми “Природничо-матема-тична освіта”, національної програми “Освіта: Україна ХХІ століття” (4-10 червня 1992 р., м. Київ), всеукраїнській семінар-нараді з проблем концепції змісту базової освіти (2-4 листопада 1993 р., м.Київ); всеукраїнських семінарах завідувачів кафедрами методики педвузів і завідувачів кабінетами інститутів удосконалення учителів і однопрофільних з ними інститутів (м.Чер-нівці, 1992 р.; м.Ужгород, 1993 р.; м.Миколаїв, 1993 р.; м.Умань, 1994 р.; м.Київ, 1995 р.; м.Дрогобич, 1996 р.); на семінарах з актуальних проблем методики навчання фізики (Національний педагогічний університет імені М.П.Драгома-нова (1995-1998 р.р.); щорічних звітних інститутських конференціях викладачів Уманського державного педагогічного інституту ім. П.Г.Тичини (протягом 1991-1998 р.р.); звітних конференціях співробітників, докторантів і аспірантів Інституту педагогіки АПН України (1996 і 1997 р.р.); обласних семінарах керівників методоб’єднань районів і міст Черкаської (1995, 1996, 1997, 1998 р.р.), Полтавської (1995, 1996, 1997 р.р.), Миколаївської (1996 р.), Дніпро-петровської (1996 р.) і Вінницької (1995 р.) обл.

Результати дослідження використовувалися автором під час читання лекцій на курсах підвищення кваліфікації і перепідготовки учителів при Вінницькому, Кіровоградському, Миколаївському, Полтавському, Черкаському обласних інститутах підвищення кваліфікації та перепід-готовки працівників освіти, а також “Шкільного курсу фізики і методики її викладання” та керівництві дипломними роботами у педвузі.

Експериментальна перевірка методики навчання інтегрованого курсу “Фізика. Астрономія” (7-9 класи) здійснювалась під нашим керівниц-твом в СШ №№ 3, 11, 14 м.Умані, СШ №1, 2 м. Христинівки (лабораторний і пошуковий навчаючі експерименти) та в більшості шкіл Черкаської і Полтавської областей (етап масового формуючого експерименту за нашими програмою, пробними підручниками і методичними матеріалами), в окремих районах Київської, Житомирської і Миколаївської областей.

Пропоновані підручники для сьомого, восьмого і дев’ятого класів рекомендовані Міністерством освіти України як пробні підруч-ники для учнів загальноосвітніх шкіл і видані у видавництві “Освіта” загальним обсягом понад 1 млн. 200 тис. примірників, а програма курсу “Фізика. Астрономія” (7-9 класи) рекомендована Міністерством освіти України для середніх загальноосвітніх шкіл і видана (20 тис. примірників); методичні рекомендації для учителів щодо планування навчально-виховного процесу з фізики та астрономії у сьомому і восьмому класах, які також підготовлено за нашою участю, рекомендовані Міністерством освіти України і видані загальним тиражем 40 тис. примірників.

Підготовлені нами програми вузівських курсів “Загальної фізики” і “Методики викладання фізики” також схвалено і рекомендовано Міністерством освіти колишнього СРСР і Міністерством освіти України. Ці програми постійно функціонують в процесі навчання студентів фізичних спеціальностей в Уманському державному педагогічному університеті імені Павла Тичини і дають позитивний педагогічний ефект.

Ряд науково-методичних ідей автора отримали розвиток та підтвер-дження у багатьох дипломних роботах випускників вузу. Окремі ідеї розробляються зараз аспірантами і пошукувачами (під керівництвом дисертанта), зокрема: нові технології навчання (інформаційні, рейтингова), як засоби досягнення стандартів основної фізичної освіти; вивчення питань прикладної фізики в умовах гуманізації, гуманітаризації і демократизації навчання та інше.

Все це дозволяє зробити висновок, що основні результати проведеного нами дослідження впроваджені в шкільну практику навчання фізики та у вузівську практику професійної підготовки учителів фізики.

На захист виносяться:

- положення про багатоваріантність і множинність методичних систем навчання фізики в основній школі;

- концепція можливого варіанту базового курсу фізики, інтегрованого з астрономією, як першого ступеня навчання фізики в основній школі;

- концепція методичної системи навчання фізики в основній школі, побудованої на основі базового курсу фізики, інтегрованого з астрономією;

- результати теоретичного і експериментального обгрунтування нового змісту фізичної (і астрономічної) освіти в основній школі на рівнях: від теоретичного подання - і далі до діяльності навчання.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ І СТРУКТУРА ДИСЕРТАЦІЇ

Дисертація складається зі вступу, п'яти розділів і семи додатків. Повний обсяг дисертації становить 441 сторінку, з яких 350 - основного тексту. В тексті є 16 таблиць і 8 рисунків. Список використаних літературних джерел складається із 566 найменувань.

У вступі здійснено обгрунтування актуальності виконаного дослідження, проаналізовано загальний стан розробки проблеми формування змісту шкільної фізики і методики її навчання, визначено концепцію дослідження, сформульовано його методологічні основи, розкрито наукову новизну, теоретичне і практичне значення роботи, викладено форми апробації і впровадження результатів дослідження, їх вірогідність та обгрунтованість.

У першому розділі “ПЕРШИЙ СТУПІНЬ НАВЧАННЯ ФІЗИКИ: ДОСВІД, ПРОБЛЕМИ, ПЕРСПЕКТИВИ” дано аналіз теоретичних основ першого ступеня навчання фізики в основній школі.

Встановлено, що методична система навчання фізики, якою передбачено два ступеня навчання, обумовлена перш за все особливостями фізики як науки. В цілому, фізичні поняття утворюють складну динамічну систему, яка до того ж стрімко розвивається. Фізичні теорії і методи є теоретичним фундаментом більшості інших природничих наук; фізичні поняття, як правило, є найбільш загальними й універсальними у природознавстві, технологіях, побуті; практичні застосування фізики є надзвичайно багаточисельними і багатоплановими. Розглянути їх лише на основі раціонального способу конструювання навчального матеріалу з фізики неможливо.

Ідея розвитку фізичних понять в учнів має й психолого-педагогічне обгрунтування. Належне осмислення фізичних понять можливе внаслідок їх широкого застосування у різних фізичних ситуаціях, на різних рівнях пізнання, за умови реалізації принципу двосторонніх міжпредметних зв’язків. Перший ступінь навчання фізики не лише добре слугує розвивальним цілям. Він забезпечує неперервний розвиток знань, вмінь і навичок учнів, започаткованих на базі природознавства (початкова школа) та географії і біології (5-6 класи), або курсу “Довкілля” (1-6 класи). Як правило, шкільна фізика першого ступеня вивчається на експериментальній основі, з широким охопленням технічних застосувань фізики, використанням її гуманітарного потенціалу. Такий характер змісту навчання збуджує цікавість підлітків, сприяє самовираженню і розвитку їх природніх якостей та формуванню пізнавальних інтересів.

Вимоги психологічних теорій навчання певною мірою визначають й пропедевтичний характер першого ступеня навчання фізики: щоб належно осмислювати теоретичне знання систематичного курсу фізики (основи фізики як науки), - наявних інтелектуальних можливостей підлітків ще явно недостатньо. Тому такий курс доцільно вивчати в старшому шкільному віці. Результати навчального пізнання, здобуті учнями на першому ступені (на емпіричному рівні), переструктуровуються і органічно вплітаються в нові форми теоретичного знання з курсу фізики другого ступеня навчання. Ефективності цього “включення” сприяє й нова якість мислення, набута учнями у підлітковому віці, тобто до початку вивчення систематичного курсу фізики.

Як в історичному, так і в логічному аспектах ми виокремлюємо такі періоди становлення вітчизняної двоступінчатої системи навчання шкільної фізики.

Перший період. Перший ступінь навчання фізики було започатковано професором О.В.Цінгером у 1910 р. виданням “Начальной физики”. Саме в цей час йшла боротьба між концентричною і ступінчатою побудовою курсу фізики середньої школи. Якщо, наприклад, прихильником двоступінчатої системи побудови шкільної фізики був П.О.Знаменський (м.Петроград), то професор Київського університету Й.Й.Косоногов дотримувався концентричного підходу, а спроба професора Г.Г.Де-Метца створити посібник із загальних питань методики навчання фізики виявилася невдалою, бо він стояв на “неверных позициях комплексов ГУСа” [Основы методики преподавания физики в средней школе/Под ред. А.В.Перышкина, В.Г.Разумовского, Ф.А.Фабриканта/. - М.:Просве-ще-ние, 1984. - с.24]. Ідеї двоступінчатої побудови знайшли своє остаточне вираження в орієнтовній програмі фізики 1921 р. та в удосконаленому її варіанті 1935 р.

Другий період (1935-1959 р.р.). Тут першим ступенем навчання фізики було охоплено VI-VII, а другим - VIII-X класи. Пояснювальними записками до відповідних програм з фізики загальні цілі вивчення фізики на першому і другому ступенях не розрізнялися, хоча курсу фізики першого ступеня надавалося самостійного значення: на першому ступені необхідно було дати елементарні основи цієї науки, доступні для учнів цих класів; у подальшому, при вивченні курсу фізики у VIIІ-X класах, ці відомості розвивалися, поглиблювалися і доповнювалися на більш широкій теоретичній основі. Курс фізики VIIІ-X класів значно відрізнявся від курсу VI-VII класів: кожне питання програми не є повторенням пройденого курсу, а вивчається більш поглиблено, відповідно до збільшення обсягу знань учнів з інших предметів (математики, хімії).

Оцінюючи існуючу на рубежі 50-х - 60-х років систему двох ступенів навчання фізики, відомий український методист М.Й.Розенберг відмічав, що не можна погодитися з таким підходом до оцінки завдань навчання фізики на першому ступені і зі штучним поділом в умовах обов'язкового десятирічного терміну навчання курсу на “два прийоми”. Він пропонував трансформувати курс першого ступеня у невеликий (до 80-100 годин) ввідний курс і приступити до систематичного курсу уже у другій половині сьомого класу.

Третій період (1967-1985 р.р.) розпочався розробкою проекту нової програми з фізики; вона була опублікована спочатку у 1967 році, а потім (після доопрацювання) - у 1976 році. Поступовий перехід на новий зміст навчання фізики в загальноосвітній школі відбувся у 1968-1973 р.р. Це період побудови і впровадження єдиного двоступінчатого курсу фізики, адекватного структурі загальноосвітньої школи цього періоду. Курс фізики в VI-VII класах тепер вже втрачає свою самостійність і стає першим ступенем єдиного курсу фізики в VI-Х (згодом VII-ХІ) класах. У цілому, запропонована програма першого ступеня навчання шкільної фізики відрізнялася від попередньої (1961 року) такими особливостями. У ній передбачено посилення ролі загальних теорій з самого початку курсу фізики першого ступеня. За виключенням пропедевтичної теми “Початкові відомості про будову речовини”, матеріал курсу розміщено відповідно до ускладнення форм руху матерії і питання кожного розділу фізики розміщені в одному місці курсу. Наголошено на необхідності тлумачення фізичних понять, відповідно з рівнем сучасної фізики, виражено переважаючу орієнтацію на застосування Міжнародної системи одиниць вимірювання фізичних величин. Шкільний фізичний експеримент став не лише засобом унаочнення, а й джерелом знань, тобто складовою частиною змісту шкільної фізичної освіти. Це означало, що вивчення конкретних експериментальних методів, способів та засобів вимірювання стало таким же обов’язковим, як і вивчення фізичних величин, законів тощо. Вивчення ряду фізичних явищ і фізичних понять було перенесено з першого ступеня навчання на другий. Відбулися зміни й міжпредметного характеру: вимі-рювання лінійних розмірів, площ і об’ємів перенесли в курс математики; теплове розширення тіл, агрегатні стани речовини і їх взаємні перетворення - в курс природознавства; принцип дії телескопа і бінокля - в курс астрономії; будову електронної оболонки атома - в курс хімії. Загальні фізичні ідеї стали і предметом вивчення і засобом укрупнення “одиниць засвоєння” навчального матеріалу. Прикладом цього є енергетичний підхід до вивчення механічних і теплових явищ у 7-8 класах. З метою запобігання можливого перевантаження курсу навчальним матеріалом, рекомендувалося ряд заходів, зокрема: виключати поняття, які не вписувалися в загальну логічну схему курсу, а також й такі, що складають об’єктивну трудність для засвоєння; повторний розгляд питань на різних ступенях не допускався; відбирати навчальний матеріал, який можна вивчати в ознайомлювальному плані тощо. Суттєво змінився обсяг курсу першого ступеня: він скоротився із 245 годин до 140 годин і знову став вивчатися протягом двох років.

Отже, з самого початку проект нової програми окреслював не лише зміст фізичної освіти, але й характер його конструювання на рівні навчального матеріалу. Обидві ці особливості нової програми, зокрема в частині першого ступеня навчання, були сповна й творчо реалізовані у підручниках О.В.Пьоришкіна і Н.О.Родіної.

В цілому, двоступінчатий єдиний курс фізики став основою методичної системи навчання фізики, в рамках якої функціонує й більшість шкіл країни зараз. Структурно ця система стала включати в себе (окрім систематичного курсу фізики) ще й елементи фізичних знань з курсу природознавства (у початковій школі та у 5-6 класах) та астрофізичний компонент шкільного курсу астрономії.

Описані тут інновації в методиці фізики цього періоду ми спробували реалізувати й в авторській методичній системі навчання, бо базовий курс фізики ми розглядаємо як перший ступінь навчання фізики, адекватний структурі нинішньої школи.

Четвертий період - це друга половина 80-их - початок 90-их років. Саме у цей час відбуваються широкомасштабні зміни у цілях та змісті природничонаукової, зокрема фізичної освіти у загальноосвітній школі у більшості високорозвинених демократичних країн світу. Означений період - це початок широкомасштабного реформування вітчизняної методичної системи навчання фізики з метою її гуманізації та демократизації. У цей час відбувається поступове зміщення акцентів у цілях природничонаукової освіти зі сфери формування спеціальних предметних знань у бік загальної природничонаукової грамотності. Ця тенденція полягає у розробці повністю або частково інтегрованих природничонаукових предметів, зокрема фізики з астрономією, фізики з хімією, фізики з модулями декількох природничонаукових дисциплін. Якомога раннє вивчення фізики, як окремого навчального предмету в основній школі, характерно для профільних шкіл. У процесуальному плані акцент робиться не на запам’ятовуванні фактів, законів тощо, а на осмисленні суті понять, виробленні вміння орієнтуватися у природничонауковій інформації з точки зору особистісних і важливих соціальних завдань (наприклад, екологічного характеру), формуванні найважливіших для кожної людини експериментально-практичних умінь і навичок, якомога повне задоволення пізнавальних інтересів і потреб дітей шкільного віку.

Положення про різноваріантність і множинність конкретно-методич-них систем навчання фізики у школі періоду останніх років існування Союзу РСР стало по суті загальновизнаним і таким, що перейшло у площину проектно-практичної діяльності. Була започаткована ро-бота з експериментальної перевірки різних програм шкіль-ного курсу фізики. У цих програмах інтеграція і диференціація змісту освіти розглядаються як засіб досягнення гуманізації навчання дітей шкільного віку.

Такий підхід ми реалізували і в даному дослідженні.

П'ятий період (з 1992 року і по даний час) - це період розбудови системи загальної фізичної освіти в Україні, як суверенній державі. Він почався розробкою програми з фізики для загальноосвітньої школи, побудованої на базі традиційних (періоду 70-х - 80-х років) двоступінчатій програмі курсу та адекватних їй підручників. Удосконалений варіант цієї навчальної програми [13] був опублікований у 1996 році. На базі цього єдиного для учнів 7-11 класів курсу вдосконалюється й відповідна йому методична система навчання. Інший (другий) варіант методичної системи навчання фізики розбудовується (за участю дисертанта) на основі програми базового курсу “Фізика. Астрономія” (7-9 класи) [див. там само] спільно з профільними курсами фізики в старших класах. До цих курсів повинна бути включена й астрофізична компонента системи загальної середньої фізичної освіти, але оптимальним, на наш погляд, є включення астрономії, як окремого навчального предмету, в навчальний план старшої школи.

Насамкінець вкажемо, що існує ще один варіант методичної системи навчання фізики - в профільних класах (школах, ліцеях) з поглибленим вивченням фізики, починаючи з 8-го класу, який ми тут докладно не аналізуємо.

Таким чином, становлення сучасної методичної системи навчання фізики відбувається адекватно загальним тенденціям розвитку ідеї двоступінчатої системи навчання фізики, оновленим цілям і структурі сучасної школи. Доведено, що ця система навчання є системою керованою, відкритою і такою, що стрімко розвивається.

У другому розділі “НАУКОВІ основи ФОРМУВАННЯ ЗМІСТУ НАВ-ЧАННЯ ФІЗИКИ ТА АСТРОНОМІЇ В ОСНОВНІЙ ШКОЛІ” показано, що науковою основою інтеграції змісту загальної фізичної і астрономічної освіти є перш за все близькість і у багаточисленних випадках спільність предмету сучасних фізики та астрономії як наук. Близькість (і співпадання) методів названих наук, взаємодія цих методів у наукових пошуках та практичному використанні їх результатів у сучасних технологіях, виробництві та інших сферах людської діяльності також є основою, на якій може відбуватися інтеграція змісту шкільної фізичної і астрономічної освіти. На наш погляд, ця інтеграція є комплексним педагогічним еквівалентом відображення ряду тенденцій сучасного наукового знання: інтеграції природничонаукового знання, генералізації знань, ускладнення взаємозв’язку між емпіричним і теоретичним у науковому пізнанні, посилення ролі теорії у пізнанні, зростання самосвідомості сучасної науки тощо. Інтегративний підхід до формування системи фізичних і астрономічних знань в єдиний навчальний курс основної школи відповідає й сучасним тенденціям, що мають місце у реформуванні змісту загальної освіти у більшості розвинутих демократичних країн світу в останній чверті нинішнього століття. Суть цих тенденцій полягає у посиленні