НАЦІОНАЛЬНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені М. П. ДРАГОМАНОВА

ВОВКОТРУБ ВІКТОР ПАВЛОВИЧ

УДК 53(07) + 372.853

ТЕОРЕТИЧНІ ТА МЕТОДИЧНІ ОСНОВИ

РЕАЛІЗАЦІЇ ВИМОГ ЕРГОНОМІКИ

НАВЧАЛЬНОГО ФІЗИЧНОГО ЕКСПЕРИМЕНТУ

13.00.02 – теорія і методика навчання фізики

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора педагогічних наук

Київ – 2007

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано у Національному педагогічному університеті

імені М.П.Драгоманова, Міністерство освіти і науки України

Науковий консультант: Академік АПН України, доктор педагогічних наук,

професор ГОНЧАРЕНКО Семен Устинович,

інститут педагогіки і психології професійної освіти

АПН України, головний науковий співробітник;

Офіційні опоненти: член-кореспондент АПН України,

доктор педагогічних наук, професор

МАРТИНЮК Михайло Тадейович

Уманський державний педагогічний університет

імені Павла Тичини, ректор;

доктор педагогічних наук, професор

БУРЯК Володимир Костянтинович,

Криворізький державний педагогічний

університет, ректор;

доктор фізико-математичних наук, професор

ГІРЖОН Василь Васильович,

Запорізький Національний університет,

завідувач кафедри фізичного матеріалознавства

Провідна установа: Тернопільський національний педагогічний

університет імені Володимира Гнатюка, кафедра

фізики та методики її викладання, Міністерство

освіти і науки України, м. Тернопіль.

Захист відбудеться 16 травня 2007 року о 14.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.053.06 в Національному педагогічному університеті імені М. П. Драгоманова, 01601, м. Київ, вул. Пирогова, 9.

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

Автореферат розісланий “_4_” квітня 2007 року.

Вчений секретар

Спеціалізованої вченої ради Є. В. Коршак

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність дослідження. Національна доктрина розвитку освіти в Україні визначає систему концептуальних ідей та поглядів на стратегію і основні напрями прискореного, випереджального інноваційного її розвитку, створення умов для розвитку, самоствердження та самореалізації особистості протягом життя. Серед пріоритетних напрямків державної політики є й такі:

- запровадження освітніх інновацій, інформаційних технологій;

- забезпечення та зміцнення матеріально-технічної бази освіти;

- створення індустрії сучасних засобів навчання, що відповідають світовому науково-технічному рівню і є важливою передумовою реалізації ефективних досягнень стратегії цілей освіти.

Отже сучасний навчально-виховний процес має базуватись на вмінні створення творчої атмосфери навчальних занять, посильних для кожного студента і учня без перевантажень, стресів і невпевненості.

У вирішенні поставлених перед освітою важливих комплексних завдань навчання і розвитку підростаючого покоління фізика посідає одне з провідних місць. Вона сприяє формуванню у молоді сучасних наукових уявлень про навколишній світ і наукову картину світу, формує і розвиває науковий стиль мислення, розкриває тісний зв’язок науки з життям, суттєво поліпшує практичну спрямованість навчання.

Загальновизнано, що на підвищення наукового рівня змісту та методики вивчення шкільного курсу фізики впливає значущість експериментального характеру пізнання, що підтверджується історичним розвитком людини, розв’язанням питань спочатку практичною діяльністю і лише згодом діяльністю теоретичного характеру. Домагаються цього виконанням навчального експерименту, проведенням екскурсій або шляхом спостережень. Таким чином навчальний процес з фізики базується на практичній експериментальній основі. Шкільний фізичний експеримент є обов’язковим елементом процесу навчання і одночасно невід’ємною складовою методики навчання фізики як наукової дисципліни.

Все це потребує постійного реформування змісту і методів організації природничо-математичної освіти взагалі і фізичної зокрема, відповідно до концептуальної основи навчання фізики – формування особистості, що живе і працює в світі техніки і складних технологій, а не лише носія певної суми знань. Для цього фахівцями галузі теорії і методики навчання фізики створено і виведено на визнаний передовий рівень надійний фундамент становлення і розвитку фізичної освіти.

Без перебільшення можна нині назвати революційним процес автоматизації і комп’ютеризації будь-яких сфер діяльності людини, зокрема, і навчально-виховного процесу у навчальних закладах будь-якого типу. Досягнення в галузі мікроелектроніки, використання лазерної техніки тощо знаходять своє застосування і при розробці, проектуванні та виготовленні засобів навчання. Стрімко розвиваються інформаційні технології навчання, перетворюючись на самостійну методичну систему.

Напрямки гуманізації і гуманітаризації, комп’ютерне і модульне навчання спрямовані на створення творчої атмосфери навчальних занять, на ввічливе ставлення до особистості кожного учня, на організацію цікавих занять, посильних для кожного учня, де створюється “ситуація успіху”, запобігаються перевантаження, стреси, невпевненості.

Вагомий науково-теоретичний і практичний інтерес мають дослідження Л.І.Анциферова, О.Ф. Кабардіна, Ю.К. Бабанського, Б.Ю. Миргородського, Є.В. Коршака, О.В. Сергєєва, В.А. Бурова, Н.М. Шахмаєва, С.У. Гончаренка, М.І.Шута, С.П. Величка, О.І. Бугайова, А.Т. Глазунова, Д.І. Костюкевича і інших, в чиїх працях відмічається, що успіхи нової української школи безпосередньо залежать від розв’язання ряду дидактичних проблем, зокрема, розвитку сучасного навчального фізичного експерименту.

Проте разом з визнанням досягнень доводиться констатувати і зворотні процеси – погіршення ефективності навчально-виховного процесу, яке виражається в зниженні інтересу учнів до навчання, низьким загальним рівнем сформованості основ фізичних знань, вмінь і навичок, погіршенням стану здоров’я дітей, психічними розладами, викликаними неспроможністю оволодіння достатніми вміннями ефективно і грамотно використовувати сучасні засоби, непорозуміння з тим чи іншим теоретичним матеріалом.

В працях С.О. Скидана, О.С.Сергєєва, В.К.Буряка, В.Ф.Савченка, Д.Я.Костюкевича В.П. Зінченко, А.Г. Молибога, В.М. Муніпова, В.М. Наумчика, А.А. Крилова, і інших відмічено, що розв’язання як дидактичних так і переважної більшості інших проблем навчально-виховного процесу відносяться до ергономіки, зокрема, до педагогічної ергономіки – напрямку в сучасній педагогіці, без врахування якого неможлива реалізація нових педагогічних концепцій.

На початковому етапі свого розвитку ергономіка носила коректувальний характер, даючи ергономічну оцінку будь-якій визначеній системі “людина – машина - середовище” і розв’язувала задачі оптимального поєднання психофізіологічних можливостей людини й конструкційних особливостей техніки в процесі експлуатації останньої. Нині вона виконує задачі проективної ергономіки. Тут розуміється багатофакторне, комплексне і цілісне вивчення трудової діяльності людини. Для цього були скоординовані зусилля вчених з різних галузей науки і діяльності: психологів, гігієністів, медиків, конструкторів, дизайнерів і ін. Ними виробляються інтегральні критерії оптимальності, на основі якої проектується ефективна система “людина-машина-середовище”, що забезпечує високу продуктивність, точність, надійність системи, відповідність анатомо-фізіологічним можливостям людини, мінімальні напруження і втому, позитивні і емоційні впливи на неї.

За виробничою ергономікою визначено, що комплексність – це використання різних методів і досягнень окремих наук для розв’язання специфічних проблем, які не розв’язуються жодною наукою окремо. З часом, як показали дослідження, такий синтез досягнень суспільних, природничих і технічних наук не лише корисний для підвищення надійності, економічності і безпеки у виробництві, а й сприяє досягненню вагоміших соціальних результатів – збереженню здоров’я людей і розвитку особистості в процесі трудової діяльності. Останнє суттєво стосується і педагогічної праці, що й визначає актуальність та перспективність ергономічного підходу до організації навчально-виховного процесу. З ергономіки виділений новий напрямок – педагогічна ергономіка.

Проте цей процес ще не досяг рівня для належного вирішення визначених задач. Особливо варто відмітити, що в процесі трансформації виробничої ергономіки в педагогічну відбувається надмірне відхилення від цілей, предмету і основного об’єкту виробничої ергономіки – вилучення з системи “людина – техніка – середовище” елементу техніка. Для ергономічної системи навчального фізичного експерименту цей невід’ємний елемент характерний специфічними і порівняно складнішими властивостями, характеристиками і параметрами, значною мірою не відповідними традиційно визначеним ергономічним вимогам.

Це актуально для діяльності вчителів і викладачів фізики і, відповідно, учнів та студентів в процесі навчання фізики, для яких вагома частина навчально-виховного процесу пов’язана з навчальним експериментом – спілкуванням з обладнанням, приладами, технічними і іншими матеріальними засобами. Вагомим внеском до розв’язання таких проблем є дисертаційне дослідження В.М.Наумчика, де розв’язуються завдання реалізації фундаментальних ергономічних вимог до лекційного демонстраційного експерименту у вищій школі. Для загальноосвітньої школи проблеми ергономізації потребують вагомих досліджень, зокрема, щодо визначення фундаментальних ергономічних вимог до системи шкільного фізичного експерименту.

Особливість і специфічність проблем визначається рядом аспектів і чинників:

- в першу чергу розв’язання задач ергономізації навчального експерименту можливе лише за умов комплексного підходу, першочерговими складовими якого є дидактичні принципи;

- разом з наявністю спільних властивостей і особливостей у взаємодіях людини з технікою на виробництві і побуті з однієї сторони, та в процесі навчального експериментування – з другої існують ряд відмінностей і специфічних особливостей, властивих різним видам і змісту навчального фізичного експерименту, як ефективно діючої і динамічної педагогічної системи, яка охоплює діяльність учня, вчителя, об’єкт вивчення, метод дослідження та навчальні, технічні і наукові засоби;

- властивостями, характеристиками і іншими ознаками різниться обладнання, що визначене для виконання різних видів експерименту;

- потребує вивчення механізм дії екстремальних факторів, пов’язаних з впливом зовнішніх умов та непередбачених ситуацій на діяльність учнів і вчителя, виникнення в них тих чи інших праксичних станів;

- інтенсифікація навчального процесу немислима без впровадження новітніх засобів навчання, без грамотної експлуатації будь-яких технічних засобів навчання і навчального обладнання;

- залишаються актуальними в теоретичному плані методи діагностики якості сучасних технічних засобів і обладнання. Не повною мірою враховується комплексне впровадження останніх досягнень в галузі приладобудування і вимог педагогічної ергономіки до проектування і виготовлення нових навчальних приладів, призначених для закладів освіти, які за параметрами мають відповідати нормам педагогічної ергономіки, дидактичним принципам та нормам групових показників виробничої ергономіки;

- принципово важливим залишається питання загально технічної підготовки людини до діяльності в світі техніки і складних технологій. Зміст шкільного курсу фізики для будь-якого профілю має забезпечувати випускникам цілісні уявлення про фізичні основи будови, дії і використання побутової техніки, зокрема, електронно-обчислювальної техніки (ЕОТ). Це в свою чергу потребує цілеспрямованого удосконалення і впровадження норм і принципів як виробничої, так і педагогічної ергономіки до процесу підготовки педагогічних кадрів.

Значний обсяг багатоаспектних, специфічних проблем і задач ергономізації системи навчального фізичного експерименту визначив напрямок і тему дисертаційного дослідження “Теоретичні та методичні основи реалізації вимог ергономіки навчального фізичного експерименту”.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Визначений напрямок є складовим програми наукового напрямку дослідження кафедри методики фізики Національного педагогічного університету ім. М. П. Драгоманова “Приведення змісту, методів, форм і засобів підготовки учителів до вимог суспільства”.

Тема дисертаційного дослідження затверджена Вченою радою Національного педагогічного університету імені М.П.Драгоманова (протокол №8 від 30 березня 2000 р.) та узгоджена в Раді з координації наукових досліджень в галузі педагогіки і психології в Україні (протокол №5 від 20.06.2000 р.).

Об’єктом дослідження є навчально-виховний процес з фізики в аспекті впливу на його результати і ефективність реалізації вимог ергономіки системи шкільного фізичного експерименту.

Предметом дослідження на різних етапах виступали:

а) суть і зміст ергономічного підходу до розробки, організації і проведення навчального фізичного експерименту в загальноосвітній школі;

б) обсяг і зміст системи навчального експерименту відповідно до задач фізичної освіти та норм ергономічних групових показників;

в) ергономічний підхід до проектування, виготовлення, модернізації і удосконалення матеріальних засобів для навчального фізичного експерименту;

г) ергономічні чинники методичного забезпечення реалізації системи навчального фізичного експерименту.

В дослідженні розв’язується педагогічна проблема визначення норм групових ергономічних показників процесу організації і виконання навчального фізичного експерименту на уроках і позаурочній роботі, визначення оптимальних шляхів забезпечення ергономічності навчального обладнання і засобів навчання та змісту навчального експерименту.

Основна мета дослідження – полягає у встановленні розвитку ознак, закономірностей і властивостей ергономізації навчально-виховного процесу та її впливу на розвиток навчального фізичного експерименту в аспекті забезпечення ефективного навчання фізики, посилення ролі загальнонаукових експериментальних методів дослідження та сучасних фізичних наукових досягнень.

Концепція. Ергономізація шкільного навчального фізичного експерименту є однією з основних складових організації і управління навчально-виховним процесом з фізики у загальноосвітній школі. Його ефективність безпосередньо залежить від розв’язання ряду проблем, як традиційно дидактичних, так і тих, що стосуються педагогічної і виробничої ергономіки. Виходячи з цього, ми розглядаємо потребу в переорієнтації і розширенні об’єктів дослідження педагогічної ергономіки.

Основна ідея – ергономізація навчально-виховного процесу з фізики покликана сприяти створенню ефективних, безпечних і комфортних умов для діяльності вчителя і учнів у процесі організації і виконанні всіх видів шкільного фізичного експерименту в плані забезпечення високої якості навчання, розвитку творчих здібностей учнів, створення передумов для гармонійного, всебічного розвитку особистості.

Загальна гіпотеза дослідження ґрунтується на припущеннях, що реалізація ергономічних норм і вимог в навчально-виховному процесі може підвищити ефективність і якість фізичної освіти випускників загальноосвітніх закладів, зберігши їхнє здоров’я, сприяти гармонічному розвитку всіх учасників навчально-виховного процесу.

Загальна гіпотеза конкретизується в робочих гіпотезах:

1. Розробка і впровадження в навчально-виховний процес з фізики ергономічних норм і вимог дозволяє поліпшити педагогічну діяльність вчителів і навчально-допоміжного персоналу, навчальну діяльність учнів, а також параметри навчального середовища.

2. Ефективність навчального процесу на різних його рівнях зросте за умови комплексного підходу до ергономізації навчального процесу і процесів гуманізації та гуманітаризації навчання, реалізації ідеї особистісно-орієнтованого навчання.

3. Ефективність розв’язання задач розвитку освіти зросте за умов ергономічного підходу до впровадження новітніх технологій навчання, зокрема, комп’ютеризації навчання та впровадження нових досягнень науки і техніки до проектування, виробництва і використання засобів навчання, комплексного врахування ергономічних вимог до розробки відповідного методичного забезпечення змісту навчального експерименту.

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

1. Визначити роль і місце ергономіки в навчально-виховному процесі загальноосвітньої школи; провести ретроспективний аналіз розвитку ергономіки і на його основі виявити передумови виникнення педагогічної ергономіки; визначити і від координувати взаємовплив і перетин ергономіки з напрямками і шляхами розвитку фізичної освіти в цілому та системою шкільного фізичного експерименту зокрема; визначити інтерпретації трансформованих і скоординованих норм і вимог педагогічної ергономіки.

2. Дослідити гносеологічний і дидактичний аспекти наочності і фізичного обладнання, зміст всіх видів шкільного фізичного експерименту, читабельність експериментальних установок до кожного виду експерименту як визначальної специфіки функціонування ергатичної системи “експериментатор – експериментальна установка – освітнє середовище”.

3. Виявити тенденції розвитку ергономічних норм і вимог, стан та перспективи їх упровадження до системи шкільного фізичного експерименту.

4. Виокремити окрему гілку ергономіки – ергономіку навчального фізичного експерименту. Визначити і концептуально обґрунтувати її об’єкт, предмет і задачі, визначити нормативно-технічну документацію.

5. Сформувати показники ергономічної якості до системи шкільного фізичного експерименту, класифікувати їх відповідно до: проектування, створення і удосконалення навчального обладнання, організації моторного поля експериментатора, визначення обсягу і змісту експерименту, розвитку шкільного фізичного кабінету, фізичної лабораторії.

6. Розробити відповідно до норм, вимог і показників ергономіки навчального фізичного експерименту зразки навчальних приладів, вузлів, модулів і установок, які ілюструють прикладну спрямованість дисертаційного дослідження.

7. Розробити та впровадити в навчально-виховний процес лабораторні роботи з вивчення фізичних основ роботи електронно-обчислювальної техніки.

8. Розробити та впровадити в процес підготовки майбутнього вчителя фізики пропедевтичний спецкурс “Вступ до навчального фізичного експерименту”.

9. Перевірити ефективність створених зразків обладнання в умовах реального навчально-виховного процесу.

Теоретико-методологічну основу дослідження складають положення і категорії діалектики, праці філософів, психологів і педагогів в галузі дослідження і опису системи; філософські і соціально-психологічні положення, що розкривають багатоаспектну природу діяльності людини; Національна доктрина розвитку освіти України у ХХІ столітті; концепція неперервної фізичної освіти; теорія поетапного формування розумових дій; теорія виробничої і педагогічної ергономіки, ШФЕ та особистісно-орієнтоване навчання, основні принципи і основи навчання за кредитно-модульною системою.

Відповідно до гіпотези і концепції дослідження та характеру завдань використовувались такі методи дослідження:

теоретичні – аналіз науково-методичних досліджень, діючих програм, підручників, методичних посібників, монографій, статей і матеріалів науково-методичних конференцій, що відображають зміст шкільного курсу фізики, навчального фізичного експерименту, сучасних фізичних наукових досягнень, а також становлення, розвитку і змісту виробничої і педагогічної ергономіки, тенденцій розвитку психології, дидактики, методики навчання фізики; узагальнення передового педагогічного досвіду у вивченні шкільного курсу фізики; моделювання ергономічного підходу до експериментальних методів навчального процесу та графічна інтерпретація результатів теоретичного аналізу; розробка нових навчальних експериментів та конструювання шкільного навчального обладнання для запровадження експериментальних методів дослідження у навчальному процесі з фізики;

діагностичні – виконання серії досліджень навчального процесу з фізики та встановлення впливу реалізації ергономічних норм і вимог системи навчального фізичного експерименту на формування в учнів фізичних знань, практичних вмінь і навичок; анкетування і тестування учнів загальноосвітніх шкіл, студентів педагогічних вузів і вчителів; статистичні методи обробки результатів педагогічного експерименту та їхній аналіз;

формуючі – удосконалення методичного і матеріального забезпечення методики і техніки навчального фізичного експерименту шляхом приведення у відповідність з ергономічними вимогами змісту і обсягу системи шкільного фізичного експерименту, модернізація ряду програмних і впровадження нових демонстрацій, фронтальних лабораторних робіт та фізичного практикуму, які спрямовані на забезпечення ефективності, безпеки і комфорту діяльності кожного учасника навчального процесу з основ фізики.

Наукова новизна одержаних результатів дослідження полягає в тому, що:

а) уперше в методиці навчання фізики обґрунтовано концептуальні засади ергономізації системи шкільного фізичного експерименту; розкриті суть і зміст перетину та розбіжностей основних вимог виробничої і педагогічної ергономіки з дидактичними принципами, змістом, задачами і пріоритетними напрямками розвитку навчального експерименту, на основі чого вперше виокремлено окрему гілку ергономіки - ергономіку навчального фізичного експерименту (ЕНФЕ);

б) з позиції ЕНФЕ вперше визначені шляхи підвищення ефективності навчально-виховного процесу з фізики на основі оптимізації функціонування системи “експериментатор – навчальна експериментальна установка – освітнє середовище” як складного системного об’єкту;

в) дістала подальший розвиток науково обґрунтована системна кваліфікація елементів, що складають умови діяльності вчителя і учнів у процесі виконання навчального фізичного експерименту;

г) удосконалена методика оцінки параметрів інформаційного і моторного полів вчителя і учнів у процесі виконання навчального фізичного експерименту на основі ергономічних критеріїв і сучасних досягнень науки і техніки;

д) уперше визначена сутність і чинники читабельності експериментальних завдань, які виконуються учнями;

е) вперше запропоновано спецкурс для першокурсників, спрямований на успішну адаптацію до навчального фізичного експериментування.

Теоретичне значення дослідження полягає в тому, що з позицій гносеології і дидактики, основних напрямків реформування освіти: визначені статус і значимість ергономіки навчального фізичного експерименту (ЕНФЕ); концептуально обґрунтовані нові підходи до організації і виконання експериментальних завдань учнями, які базуються на розроблених теоретичних засадах ЕНФЕ; доповнена і логічно завершена система елементів, які складають умови діяльності вчителя і учнів при організації, підготовці і виконанні навчального експерименту; методологічно обґрунтовані ергономічні підходи до розвитку навчального фізичного експерименту із врахуванням специфіки впровадження новітніх технологій в навчально-виховний процес; розширені існуючі уявлення про роль шкільного фізичного експерименту в створенні психологічного клімату в шкільному навчальному підрозділі; методологічно обґрунтовані і спроектовані чинники і засади пропедевтичної підготовки першокурсників до виконання навчального фізичного експерименту.

Практична значимість дослідження полягає в тому, що розроблені і впроваджені: порівняно нова, повніша і логічно послідовна система ергономічних вимог до етапів планування, організації і виконання навчального фізичного експерименту, проектування, виготовлення і використання відповідного обладнання; система показників до визначення якості ергономічної оцінки кожного виду шкільного фізичного експерименту відповідно до змісту традиційної системи навчального експерименту за ступенями і розділами навчання фізики; скоригована класифікація видів шкільного фізичного експерименту за змістом, метою і методами виконання; розроблено зміст навчального спецкурсу для першокурсників “Вступ до навчального фізичного експерименту”, створено навчально-методичне забезпечення (програми, методичні рекомендації, посібник); створено нові зразки обладнання і технічних засобів до фрагментів системи навчального фізичного експерименту, які відповідно до ергономічних вимог потребували модернізації, удосконалення або повного створення.

Практичною перевагою дослідження є доступність рекомендованих розробок до використання і відтворення в умовах фізичних кабінетів будь-яких середніх освітніх закладів. Окремі положення дисертаційного дослідження мають загально дидактичне значення і можуть застосовуватись до планування, організації і виконання навчального експериментування у викладанні і вивченні дисциплін природничого циклу.

Протягом всього періоду теоретико-експериментальної роботи автор особисто брав участь в проектуванні і виготовленні матеріального забезпечення фрагментів системи навчального фізичного експерименту, апробації і практичній реалізації розроблених положень, рекомендацій.

Результати дисертаційного дослідження впроваджено в практику роботи 12 загальноосвітніх навчальних закладів Кіровоградської області, підготовку вчителів при Кіровоградському державному педагогічному університеті ім. В. Винниченка та обласного інституту післядипломної педагогічної освіти.

Вірогідність одержаних результатів та їх обґрунтованість підтверджується:

- адекватністю обраних методів меті і завданням дослідження;

- методологічною обґрунтованістю вихідних позицій;

- чітким визначенням проблем, задач і предметної сторони дослідження;

- різнобічною апробацією основних положень у педагогічному експерименті, а також обговоренням результатів дослідження на чисельних конференціях і семінарах;

- практичною реалізацією методичних розробок і рекомендацій у навчальному процесі з фізики в школі та педагогічних вузах;

- теоретико-методологічною базою дослідження, основаною на концепції матеріалістичної теорії пізнання;

- достатнім теоретичним обґрунтуванням проблеми, широким застосуванням різних теоретичних і емпіричних методів, адекватних задачам дослідження, які пройшли перевірку за програмою педагогічного експерименту;

- співставленістю одержаних результатів з аналогічними результатами дослідження інших авторів;

Особистий внесок автора в одержанні наукових результатів полягає в розв’язанні проблеми ергономічного підходу до розвитку системи шкільного фізичного експерименту, особисто сформульованим визначенням ергономіки навчального фізичного експерименту, її засад, формування нормативно-технічної документації, особистими ідеями та конкретними розробками до удосконалення методичного і матеріального забезпечення експериментального навчання фізики та ознайомлення студентів педагогічних вузів і учнів із сучасними досягненнями та експериментальними методами дослідження в галузі фізики, безпосередній участі в організації та проведенні дослідно-експериментальної роботи. Основні ідеї, які опубліковані в працях із співавторами, належать автору, співавтори приймали участь у впровадженні доробок в практику навчально-виховного процесу.

Апробація дослідження. Основні положення і результати дослідження обговорено на наукових та науково-методичних конференціях, у тому числі міжнародних: Міжнародній науковій конференції, присвяченої 150-річчю від дня народження видатного українського фізика і електротехніка Івана Пулюя (Львів-Тернопіль – 1995); “Реалізація основних напрямів реформування освіти в середніх і вищих навчальних закладах” (Херсон, 2000); ІІІ міжнародна науково-практична конференція “Демократія і освіта” (Київ, 2001); “Сучасні тенденції розвитку природничо-математичної освіти” (Херсон, 2002); “Методологічні принципи формування фізичних знань учнів і професійних якостей майбутніх учителів фізики та астрономії” (Кам’янець-Подільський, 2003); “Дидактика фізики в контексті орієнтирів Болонського процесу” (Кам’янець-Подільський, 2005); “Проблеми дидактики фізики та шкільного підручника фізики у світлі сучасної освітньої парадигми” (Кам’янець-Подільський, 2006); “Засоби реалізації сучасних технологій навчання” (Кіровоград – 2005); “Сучасні проблеми дидактики фізики” (Кіровоград, 2006); “Роль государственных образовательных стандартов в условиях реализации Болонской декларации” (Москва, 2005); всеукраїнських: “Стандарти фізичної освіти в Україні: технологічні аспекти управління навчально-пізнавальною діяльністю” (Кам’янець-Подільський, 1997); “Сучасні технології навчання фізики в системі освіти в Україні” (Кам’янець-Подільський, 1999); “Модель середньої фізичної освіти в умовах переходу на 12-річний термін навчання” (Кам’янець-Подільський, 2001); “Методологічні принципи формування фізичних знань учнів і професійних якостей майбутніх учителів фізики і астрономії” (Кам’янець-Подільський, 2003) “Дидактики дисциплін фізико-математичної та технологічної освітніх галузей” (Кам’янець-Подільський, 2004); “Шляхи удосконалення фундаментальної і професійної підготовки вчителів фізики” (Київ, 1995); “Фундаментальна та професійна підготовка фахівців з фізики” (Київ, 2000 і 2002); “Нові педагогічні технології викладання фізико-математичних дисциплін у середніх навчальних закладах нового типу” (Полтава, 2000); “Шляхи і засоби впровадження стандартів фізичної освіти в Україні” (Чернігів, 2000); “Розвиток творчих здібностей учнів у процесі навчання фізики” (Чернігів, 2000); “Засоби і методи навчання фізики” (Чернігів, 2002); “Діяльнісний підхід у навчально-пошуковому процесі з фізики” (Рівне, 2002); “Психолого-педагогічні проблеми підвищення якості підготовки педагогічних кадрів у вузі: стан, проблеми, перспективи” (Чернівці, 2003); “Теорія та методика навчання математики, фізики, інформатики” (Кривий Ріг, 2001); “Методичні особливості викладання фізики на сучасному етапі” ( Кіровоград – 1996, 1998, 2000, 2002, 2004); “Проблеми методики викладання фізики на сучасному етапі” (Кіровоград, 2000); “Засоби реалізації сучасних технологій навчання” (Кіровоград, 2001, 2002, 2003); “Сучасні підходи реформування освіти” (Кіровоград, 2001); “Проблеми сучасної дидактики фізики в основній школі” (Умань – 2003); “Комп’ютери в навчальному процесі” (Умань, 2005, 2006); “Реалізація сучасних вимог до контролю і оцінювання навчальних досягнень учнів і студентів під час вивчення природничо-математичних дисциплін” (Херсон, 2001); “Формування творчої особистості вчителя і учня: проблеми, пошуки, перспективи” (Херсон, 2003); регіональній: “Роль освіти для економічного, соціального та культурного розвитку” (Кіровоград, 2003); постійно діючому науковому семінарі при Національному педагогічному університеті ім. М.П.Драгоманова, науково-методичних семінарах, на курсах перепідготовки вчителів фізики при Кіровоградському обласному інституті післядипломної педагогічної освіти.

Публікації. Результати дисертаційного дослідження опубліковані в монографіях “Ергономічний підхід до розвитку шкільного фізичного експерименту” (280 с.) і „Ергономіка навчального експерименту” (308 с.); посібнику, виданому під грифом міністерства освіти і науки України; 36-и статтях (з них 26 одноосібних) в наукових журналах та збірниках наукових праць, визначених ВАК України для публікацій матеріалів кандидатських і докторських дисертацій; 34-х статтях, збірниках матеріалів, методичних посібниках та тезах конференцій, де внесок автора становить більше 50-и друкованих аркушів.

Кандидатська дисертація на тему “Удосконалення системи шкільного фізичного експерименту з метою посилення політехнічної спрямованості вивчення питань енергетики” захищена в 1990 році. Матеріали кандидатської дисертації у тексті докторської дисертації не використано.

Структура дисертації. Робота складається із вступу, семи розділів, загальних висновків і списку використаних джерел, які складають 416 найменувань, з них 9 джерел на іноземній мові. Ілюстративний матеріал складають 8 таблиць, які займають 19 сторінок, і 62 рисунки, які займають 17,2 сторінок. Повний обсяг дисертації – 482 сторінки (411 сторінок – основна частина).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У вступі обґрунтовано 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 “НАУКОВО-ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ПЕДАГОГІЧНОЇ ЕРГОНОМІКИ” виконано короткий огляд зародження та історико-генетичного розвитку виробничої ергономіки. Відмічено, що проблеми, які виникають у взаємовідношеннях людини з технологією і навколишнім середовищем потребують комплексного підходу спеціалістів багатьох напрямків і ергономіка синтезувала досягнення суспільних, природничих і технічних дисциплін. Її виникнення пов’язане із значним ускладненням технічних засобів і умов їх функціонування, а, відповідно, із суттєвими змінами трудової діяльності людини. В цілому ергономіка займається розробкою комплексу правових, організаційних, технічних, соціальних, соціально-психологічних заходів як галузь знань, яка комплексно вивчає трудову діяльність людини в системах “людина – техніка – середовище” (СЛТС) із метою забезпечення її ефективності, безпеки й комфорту.

Ознаками ергономічної якості систем є їх висока ефективність, безпека, задоволеність людини змістом, характером та результатами своєї праці. Ергономічна оцінка таких систем здійснюється диференціальним методом, за яким використовуються окремі ергономічні показники, або комплексним методом, за яким визначається один узагальнений ергономічний показник.

Педагогічна ергономіка виділилась з виробничої. Її основною задачею визначено розширення можливостей повнішого і глибшого пізнання педагогічного процесу і вивчення удосконалення діяльності викладачів (вчителів) і студентів (учнів). Основи педагогічної ергономіки складають сукупність досягнень комплексу наук про педагогічну працю та діяльність учнів і студентів, про передовий педагогічний досвід та нові інформаційні технології, про технічні засоби та обладнання, які застосовуються в навчальному процесі.

Об’єктом дослідження педагогічної ергономіки є система “вчитель – учень”, яка функціонує в освітньому середовищі школи чи іншого навчального закладу, а предмет дослідження – функціонування елементів освіти, педагогічна діяльність вчителя й навчальна діяльність учня.

Цілісність вказаної системи складають її основні характеристики й функції:

1) цілі і задачі системи, що функціонує;

2) місце всіх учасників навчально-виховного процесу, канали їх взаємодії;

З) якісні характеристики учасників педагогічного процесу;

4) якість соціальних впливів на систему;

5) розподіл функцій між учасниками педагогічного процесу;

6) якість і кількість засобів діяльності й потоків інформації в системі;

7) умови навчального середовища (моторні, інформаційні поля, робоча зона і ін.);

8) основні показники і критерії якості діяльності;

9) організація, управління й контроль системою;

10) динаміка розвитку системи.

Стосовно навчального середовища визначено, що воно включає як соціальні, культурні, економічні, ергономічні фактори, так і природні умови. Звернуто увагу, що для вчителя, на відміну від інших працівників розумової праці, протягом дня порівняно часто змінюються робочі місця, які різняться як за характером діяльності, так і оснащенням. Аналогічними якостями характерні і робочі місця учнів, що найвагоміше стосується процесу навчання фізики – предмету, викладання і вивчення якого не можливо здійснити без виконання фізичного експерименту.

В цілому задачі і цілі педагогічної ергономіки є невід’ємним елементом управління розвитком освіти. Значно розширивши свої функції в порівнянні з відповідними до виробничої ергономіки, але охопивши одну педагогічну галузь, педагогічна ергономіка нині знаходиться на етапі корінних змін в досліджуваній галузі і разом сама потребує стрімкішого розвитку.

У другому розділі “НАУКОВО-ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ СТАНОВЛЕННЯ І РОЗВИТКУ ЕРГОНОМІКИ НАВЧАЛЬНОГО ФІЗИЧНОГО ЕКСПЕРИМЕНТУ” розкриті психолого-педагогічні аспекти навчання фізики як експериментальної науки і чинники реалізації і розвитку навчального експерименту як педагогічної системи з відповідними підсистемами і взаємозв’язками, що доводять її необхідність, ефективність , дієвість і динамічність в процесі навчання фізики.

Підвищення ефективності виконання навчального експерименту визначається рядом факторів. Такими є: ступінь розвитку в учнів потреб навчатись, бажання навчатись, формування мети навчання. Також важливим фактором при виконанні експерименту є одержані результати. Під такими результатами розуміється той ефект його виконання, який показує співвідношення між результатами та затратами, тобто вираження ступеня реалізації мети.

Важливим параметром сучасного процесу реалізації експериментального відтворення змісту курсу фізики є культура спілкування експериментатора з технічними пристроями. Вирізняється важливість того, щоб оцінка результатів виконання експерименту ґрунтувалась на високих психологічних і моральних критеріях, визначалась фактором задоволеності результатами.

Визначено, що процес формування педагогічної ергономіки ще не досяг рівня для належного вирішення проблем, пов’язаних з навчальним експериментуванням. Відмічено наслідки суттєвого відхилення від цілей, предмету і основного об’єкту виробничої ергономіки – вилучення з системи “людина – техніка – середовище” елементу “техніка”. Це суттєво стосується діяльності вчителів і викладачів та учнів і студентів в процесі викладання і вивчення природничих дисциплін, де вагома частина навчально-виховного процесу пов’язана з навчальним експериментом – спілкування з обладнанням, приладами, технічними і іншими засобами.

Для ергономічної системи навчального експерименту цей невід’ємний елемент, характерний специфічними і порівняно складнішими властивостями, характеристиками і параметрами, значною мірою не відповідними традиційно визначеним ергономічним вимогам. В зв’язку з цим на нинішньому етапі реформування освіти назріла необхідність розв’язання ряду актуальних ергономічних проблем, пов’язаних з удосконаленням і розвитком навчального фізичного експерименту. Особливість і специфічність проблем визначається рядом аспектів і чинників:

- комплексного підходу до розв’язання задач навчального експерименту; - відповідності до вимог дидактичних принців;

- наявності відмінностей і специфічних особливостей, властивих різним видам і змісту навчального фізичного експерименту;

- відмінності за властивостями, характеристиками і іншими ознаками обладнання, що визначене для виконання різних видів експерименту;

- вивчення механізму дії екстремальних факторів, пов’язаних з впливом зовнішніх умов та непередбачених ситуацій на діяльність учнів і вчителя, виникнення в них тих чи інших праксичних станів;

- необхідності впровадження новітніх засобів навчання;

- забезпечення грамотної експлуатації будь-яких технічних засобів навчання і навчального обладнання;

- актуальності в теоретичному плані методів діагностики якості сучасних технічних засобів і обладнання;

- врахуванням комплексного впровадження останніх досягнень в галузі приладобудування і вимог педагогічної ергономіки до проектування і виготовлення нових навчальних приладів, призначених для закладів освіти, які за параметрами мають відповідати нормам педагогічної ергономіки, дидактичним принципам та нормам групових показників виробничої ергономіки.

- принципової важливості загально технічної підготовки людини до діяльності в світі техніки і складних технологій. Зокрема, зміст шкільного курсу фізики для будь-якого профілю має забезпечувати випускникам цілісні уявлення про фізичні основи будови, дії і використання побутової техніки, зокрема, електронно-обчислювальної техніки (ЕОТ). Це в свою чергу потребує цілеспрямованого удосконалення і впровадження норм і принципів як виробничої, так і педагогічної ергономіки до процесу підготовки педагогічних кадрів.

За аналізом багатоаспектних, специфічних проблем і задач ергономізації системи навчального фізичного експерименту виділено окрему гілку – ергономіку навчального фізичного експерименту (ЕНФЕ), визначено її предмет, об’єкт, цілі і задачі.

За змістом останніх розкрито важливість ряду чинників і шляхів ергономізації системи шкільного фізичного експерименту. Зокрема визначено:

- з впровадженням новітніх технологій в навчально-виховний процес вцілому і до системи навчального фізичного експерименту дидактичні принципи потребують корегування, доповнення.

- удосконалення всіх видів навчального фізичного експерименту має бути спрямованим на забезпечення належної читабельності експериментальних установок, читабельність експериментальних завдань, що виконуються учнями, раніше практично не досліджувалась.

- проблема критеріїв оцінювання набуває гостроти за умов впровадження нових інформаційних технологій навчання, окремих методів і форм, нового методичного і матеріального забезпечення. Суть ергономічного підходу - ліквідація причин виникнення в учнів негативних праксичних станів за діяльності учнів в процесі виконання навчального фізичного експерименту та одержаних за ним результатів.

- темпи зміни поколінь засобів навчання випереджають темпи зміни поколінь експериментаторів: взаємна адаптація експериментатора і засобів навчання мають бути вчасними і обов’язковими.

- психологічний захист учня в процесі виконання експерименту значною мірою залежить від його адаптації, входження в експериментальний процес, відповідно потребує диференційованого підходу. Приділення належної уваги потребує проблема забезпечення необхідного рівня сприйнятливості завдань експерименту кожним учнем, зокрема шляхом створення атмосфери відвертості і колективної творчості.

- ергономізація всієї системи шкільного фізичного експерименту не можлива без системного підходу до ергономізації всіх видів, що актуалізує специфічність і вагомість розв’язання широкого кола проблем. Відповідно авторами здійснено коригування класифікації видів шкільного фізичного експерименту.

- у вищому педагогічному закладі студентів необхідно готувати до реальної оцінки успіхів і невдач в структурі сучасної школи в цілому і організації та проведенні навчального експерименту зокрема, вміння прикладом показувати зразки педагогічної майстерності. Разом з тим варто визнати критичним рівень підготовки першокурсників до виконання лабораторних практикумів, практичної відсутності відповідної адаптації. Введення спецкурсу розв’язує не лише визначену проблему, а й підготовку фахівців щодо ефективності діяльності викладача в залежності від параметрів його робочого місця, його позицію при виконанні демонстраційного експерименту або організації і проведення занять з виконанням учнями експериментальних завдань.

У третьому розділі “ЕРГОНОМІЧНІСТЬ ЗАСОБІВ НАВЧАННЯ ФІЗИКИ” наведено ергономічні показники для визначення ергономічної оцінки якості дидактичних засобів і обладнання з фізики, якими слід керуватися при проектуванні і виготовленні обладнання. Разом за видами навчального експерименту та потребами організації інформаційного поля, авторами розширена номенклатура показників доповненням серією часткових, специфічних показників, відповідно до групових ергономічних показників: антропометричного, гігієнічного, психофізіологічного і психологічного. Визначено, що такі показники повинні бути включеними до документації кожного кабінету і лабораторії фізики, доступними кожному фахівцю.

Одним з дієвих принципів забезпечення навчального експерименту необхідним обладнанням визнано розширення інтеграції засобів навчання. Ергономічний підхід накладає на обладнання і засоби, що реалізують такий принцип, певні вимоги і обмеження. Визначено невідповідність вимогам ергономічних показників ряду приладів типового обладнання. Разом наведено приклади окремих саморобних вимірювальних приладів і пристосувань, що дозволяють розв’язати такі проблеми. Визначено актуальність міжпредметної інтеграції засобів і обладнання з фізики, зокрема, для технічного забезпечення виховних заходів, наведено опис будови і технології виготовлення засобів для проведення інтелектуальних конкурсів.

В цілому щодо оцінки ергономічної якості матеріального забезпечення навчального фізичного експерименту відмічено:

1.

2.

3.

4.

5.

6.