Формирование исследовательской компетентности учащихся средней школы при обучении физике на основе видеокомпьютерного эксперимента

• Автор: Гармашов, Михаил Юрьевич
• Шифр специальности: 13.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 171 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1 Теоретико-методологические основы формирования исследовательской компетентности учащихся средней школы при обучении физике на основе видеокомпьютерного эксперимента
1.1. Сущность, содержание и уровни сформированности исследовательской компетентности учащихся
1.2. Видеокомпьютерный эксперимент в моделировании
физических процессов
Выводы по главе
Глава 2. Опытно-экспериментальная работа по формированию исследовательской компетентности учащихся при обучении физике на основе видеокомпьютерного эксперимента
2.1. Методическая система формирования исследовательской компетентности учащихся при обучении физике посредством видеокомпьютерного эксперимента
2.2. Педагогический эксперимент формирования исследовательской компетентности учащихся при выполнении
видеокомпьютерного эксперимента по физике
Выводы по главе
Заключение
Библиографический список
Приложения
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования. Современное общество востребует выпускников школ, которые наряду с предметными знаниями и умениями владеют опытом их применения в социокультурной среде, т.е. компетенциями. Именно компетентностный уровень сформированности исследовательских качеств свидетельствует о прочном усвоении материала, готовности и способности использовать его для решения профессиональных и бытовых задач.
Обучение физике, предоставляет широкие возможности для построения учебно-воспитательного процесса на базе компетентностного подхода. Учебный предмет «физика» традиционно всегда включал в себя опыт применения исследовательских методов, в первую очередь эксперимента для познания объектов и явлений окружающего мира и был направлен на формирование у учащихся представлений о методологических основах познания, чему способствует учебный физический эксперимент.
Физический эксперимент в обучении рассматривается с нескольких позиций: как основой метод изучения явлений окружающего мира, как способ связи теории с практикой, как необходимый элемент содержания физического образования, как методическое средство, обеспечивающее наглядность обучения, развивающее интерес к физике, а также как способ организации самостоятельной, творческой, исследовательской деятельности учащихся. Одной из важных задач, стоящих перед физическим экспериментом в школе, является наглядное описание изучаемых физических процессов и явлений, в том числе и таких, непосредственное восприятие которых затруднено, например, протекающих с большой скоростью или совершающихся на молекулярном и атомарном уровне. По понятным причинам в системе натурного эксперимента невозможно детально проследить и описать их динамику. В связи с этим возникает необходимость фиксации эксперимента в аналоговом или цифровом виде, поскольку работа с видеозаписью эксперимента позволяет сжать или расширить его временные рамки, а также воспроизвести ин-
тересующую исследователя часть. Видеокомпьютерное сопровождение реального физического эксперимента - одно из проявлений метода моделирования, суть которого в том, что на основе содержательного анализа какого-либо физического объекта и экспериментально установленных свойств создается идеальная модель, служащая для учащихся предметом рассмотрения и приводящая к появлению нового теоретического знания.
Обращение в данной работе к видеокомпьютерному эксперименту обосновано тем, что видеокомпьютерная модель, создаваемая в ходе такого эксперимента, - это не видеоролик, который учитель приносит на урок. Она создаётся на основе натурного эксперимента и позволяет обратить внимание учащихся на наиболее существенные стороны протекаюпдего физического явления или процесса, изменяя условия хода его течения, что не всегда возможно в реальном эксперименте. Физическое оборудование, поставляемое в школы, не позволяет реализовать такой эксперимент, хотя эта проблема легко решается при помощи простых и доступных технологий. Тем не менее, возможности и особенности видеокомпьютерного эксперимента как одной из форм школьного физического эксперимента и средства формирования исследовательской компетентности учащихся в теоретических и практических исследованиях не описаны. Кроме того, сам подход к преподаванию физики в школе не позволяет реализовать весь исследовательский потенциал школьного курса физики: с одной стороны, учащиеся регулярно проводят физические эксперименты, но, с другой стороны, как отмечают эксперты, выпускники школ не в полной мере владеют методами научного познания, они не подготовлены к организации самостоятельной исследовательской работы, не способны осуществить её на высоком качественном уровне.
Теоретическими предпосылками исследования послужили работы,
посвященные организации натурного физического эксперимента
(А.И. Анциферов, В.А. Буров, В.В. Майер, A.A. Покровский, Н.И. Павлов,
Н.М. Шахмаев, В.Ф. Шилов и др.) и виртуального физического эксперимента
(Л.Я. Боревский, Е.И. Бутиков, JT.B. Пигалицын и др.); формированию

естественнонаучного познания, которые образуют следующую иерархичную структуру:
) эмпирическое исследование конкретного предмета;
) восхождение от чувственно-конкретного к абстрактному (познание сущности предмета);
) возвращение к предмету исследования на основе знания его сущности, т.е. восхождение от абстрактного к теоретически конкретному понятию предмета. 114]
Далее обратимся к рассмотрению вопроса о структуре
исследовательской компетентности учащихся, которая формируется в процессе применения видеокомпьютерного эксперимента при изучении физики.
Исследовательская компетентность учащихся проявляется в опыте самостоятельной исследовательской деятельности по: изучению явлений и объектов окружающей действительности на основе применения методов и форм реального (натурного) физического эксперимента; планированию эксперимента для проверки гипотезы; построению математической модели посредством компьютерных технологий; представлению данных эксперимента в математической и графической формах; интерпретации научных фактов и результатов исследования; владению учащимися методологическим аппаратом, характерным для научного исследования в данной предметной области.
Содержание исследовательской компетентности мы определяем через компетенции, ее составляющие, которые были выделены на основе методологических принципов организации физического исследования: (1) понимание технической и социальной значимости исследования рассматриваемого физического процесса; (2) способность выявлять проблемы, определять цели и задачи их решения посредством видеокомпьютерного эксперимента; (3) способность проектировать теоретическую модель проведения эксперимента; (4) готовность реализовывать видеокомпьютерный физический эксперимент