Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ М.П. ДРАГОМАНОВА

Теоретичні і методичні засади навчання загальної фізики в системі фахової підготовки вчителя

13.00.02 - теорія і методика навчання фізики

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора педагогічних наук

Сергієнко Володимир Петрович

Київ - 2005

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано в Національному педагогічному університеті імені М.П. Драгоманова, Міністерство освіти і науки України.

Науковий консультант:

доктор фізико-математичних наук, професор, член-кореспондент АПН України Шут Микола Іванович, Національний педагогічний університет імені М.П. Драгоманова, завідувач кафедри загальної фізики

Офіційні опоненти:

доктор педагогічних наук, професор Будний Богдан Євгенович, Тернопільський національний педагогічний університет імені Володимира Гнатюка, професор кафедри фізики та методики її викладання;

доктор педагогічних наук, професор Величко Степан Петрович, Кіровоградський державний педагогічний університет імені Володимира Винниченка, завідувач кафедри фізики та методики її викладання;

доктор фізико - математичних наук, професор Гриценко Микола Іванович, Чернігівський державний педагогічний університет імені Т.Г. Шевченка, завідувач кафедри загальної фізики.

Провідна установа:

Кам'янець-Подільський державний університет, кафедра методики викладання фізики і дисциплін технологічної освітньої галузі, м. Кам'янець-Подільський.

Захист відбудеться "25" жовтня 2005 року о 14 ⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.053.03 в Національному педагогічному університеті імені М.П. Драгоманова, 01601, Київ - 30, вул. Пирогова, 9.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного педагогічного університету імені М.П. Драгоманова, 01601, Київ - 30, вул. Пирогова, 9.

Автореферат розісланий "21 " вересня 2005 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради В.О. Швець

Загальна характеристика роботи

Актуальність дослідження. Сучасна парадигма освіти в Україні визначає як пріоритет систем навчання орієнтацію на інтереси особистості студента, адекватні сучасним тенденціям суспільного розвитку, спрямування на реалізацію активних форм взаємодії суб'єктів навчально-виховного процесу. Це стосується і процесу навчання загальної фізики майбутніх учителів. Адже виникла суперечність між потребами особистості студента в інтелектуальному, світоглядному і духовно-культурному збагаченні у процесі вивчення загальної фізики та реальними можливостями освітнього середовища вищих педагогічних навчальних закладів. Розвиток науки фізики та інформаційно-комунікаційних технологій (ІКТ), перехід загальноосвітніх навчальних закладів (ЗНЗ) до профільної освіти та педагогічних університетів до ступеневої в умовах безперервної відкритої фізичної освіти, заснованої на особистісно орієнтованому навчанні, потребують перегляду теоретичних і методичних засад традиційного навчання загальної фізики і створення на цій основі нової моделі навчання цього курсу.

І хоч стратегія реалізації нових теоретичних і методичних засад навчання загальної фізики майбутніх учителів видається очевидною, проте версій свого втілення у завершених системних дослідженнях не знайшла. Формування теоретичних і методичних засад навчання фізики у вищих навчальних закладах як наукової галузі знаходиться в стадії становлення і знайшло певне відображення в дисертаційних дослідженнях як українських, так і зарубіжних учених, зокрема Г.Ф. Буш-ка, А.В. Касперського, В.В. Сагарди, Б.А. Суся, Ю.І. Діка, О.М. Голубєвої, Л.В. Маслєннікової, В.Г. Розумовського, П.І. Самойленка та інших). Загальні положення методики навчання фізики сформульовані в працях П.С. Атаманчука, О.І. Бугайова, Б. Є. Будного, С.П. Величка, С.У. Гончаренка, Є.В. Коршака, О.І. Ляшенка, М.Т. Мартинюка, В.Ф. Савченка, М.І. Садового, О.В. Сергєєва та інших.

Однак ці дослідження виконані поза динамічною моделлю навчання загальної фізики і обмежувалися окремими компонентами підготовки майбутніх учителів з цієї фундаментальної фахової дисципліни. В них не повною мірою віддзеркалювалася зміна змісту курсу, викликана новими досягненнями у фізиці, а також соціальний контекст розвитку фізичної освіти в Україні в XXI столітті, що потребує переосмислення цілей і завдань, змісту, форм, методів і засобів навчання загальної фізики в педагогічних університетах.

Чимало науково-методичних проблем або зовсім не розв'язувались, або не знайшли повного вирішення, зокрема: посилення взаємозв'язку фундаментальності і професійної спрямованості навчання загальної фізики в зв'язку з посиленням ролі бакалаврату у фаховій підготовці майбутніх учителів фізики; забезпечення варіативності та альтернативності, гуманізації й демократизації навчально-виховного процесу і гуманітаризації його змісту; модернізація фізичної освіти на основі системно-діяльнісного підходу до навчання; створення технологічних систем забезпечення сформованості таких якостей майбутніх учителів фізики, як знання, вміння, переконання, компетенції; встановлення основних напрямів, принципів, чинників, показників і критеріїв інтенсифікації навчання студентів з використанням ІКТ; визначення місця і ролі дистанційних технологій навчання у фаховій підготовці вчителів фізики.

На основі власного багаторічного досвіду та узагальнення практики навчання фізики у вищих педагогічних навчальних закладах, аналізу дисертаційних досліджень, навчальних планів і програм, освітньо-кваліфікаційних характеристик установлено, що кількість аудиторних годин на вивчення курсу загальної фізики скорочується, а обсяг знань і рівень вимог до фахової підготовки вчителів фізики зростають; програми недостатньо відображали професійну спрямованість навчання і в результаті загальна фізика вивчалася з недостатньою орієнтацією на майбутню педагогічну діяльність студентів; експериментальна база дидактичної підтримки навчання фізики застаріла; послаблено зв'язок навчального процесу з науково-дослідною діяльністю вищих педагогічних навчальних закладів. Виникла потреба у застосуванні інноваційних технологій навчання у поєднанні з традиційними, що дало змогу визначити проблему дослідження - розвиток методики навчання загальної фізики в системі фахової підготовки вчителя в умовах нової парадигми освіти. Її розв'язання потребувало збагачення змісту фізичної освіти і приведення його у відповідність до сучасного рівня розвитку науки, потреб практики, суспільних вимог до вчителя фізики; поглиблення фундаментальності курсу загальної фізики в поєднанні з професійною спрямованістю; розробки методики навчання загальної фізики в умовах застосування інноваційних технологій. У системі фахової підготовки вчителя фізики зазначені чинники відіграють головну роль, адже фізика закладає фундамент сучасного природознавства, стрімко розвивається, а високий рівень формалізації її понять, законів, теорій породжує труднощі в засвоєнні навчального матеріалу студентами і зниження рівня їх творчості. Тому в сучасних умовах важливо реалізовувати інтегративний підхід до навчання як в змістовому, так і в процесуальному аспектах. Цим вимогам відповідає кредитно-модульне і особистісно орієнтоване навчання загальної фізики.

Таким чином, встановлено суперечність між завданнями підвищення якості фахової підготовки майбутніх вчителів фізики і відсутністю досконалої методичної системи навчання загальної фізики, що відповідала вимогам розвитку освіти на сучасному етапі.

Окреслені вище причини зумовили необхідність розробки нових науково-обґрунтованих засад методичної системи навчання загальної фізики майбутніх учителів фізики, що визначає актуальність цього дослідження.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційне дослідження виконане відповідно до досліджень, здійснюваних АПН України за напрямом № 31 "Вища педагогічна освіта. Теоретичні та методичні засади фахової підготовки майбутніх педагогів для загальноосвітньої, професійної, технічної та вищої школи", є складовою науково-дослідних тем Національного педагогічного університету (НПУ) імені М.П. Драгоманова, держбюджетної теми "Розробка універсальної системи автоматизованого тестового контролю знань, умінь і навичок студентів" (номер державної реєстрації 0193U026510), яка виконувалася у НПУ імені М.П. Драгоманова на замовлення Міністерства освіти і науки України.

Тема дисертації затверджена вченою радою НПУ імені М.П. Драгоманова (протокол № 4 від 29.11.2001 р.) та узгоджена в Раді з координації наукових досліджень у галузі педагогіки і психології АПН України (протокол № 6 від 18.06.2002 р.).

Об'єктом дослідження є фахова підготовка майбутніх учителів фізики в процесі навчання загальної фізики.

Предмет дослідження - цілі та завдання, зміст, форми, методи і засоби навчання загальної фізики студентів фізичних спеціальностей педагогічних університетів в умовах сучасної парадигми освіти.

Мета дослідження полягає у розробці, теоретичному обґрунтуванні й експериментальній перевірці відкритої методичної системи навчання загальної фізики майбутніх учителів фізики.

Концепція дослідження: ефективність системи навчання загальної фізики майбутніх учителів фізики на сучасному етапі розвитку освіти в Україні визначається адекватним вибором цілей і завдань, організаційних форм, методів і засобів навчання у їх раціональному поєднанні. Орієнтація на інноваційні технології навчання загальної фізики приводить до суттєвих змін його змістової і процесуальної складових, детермінує модернізацію традиційної системи навчання цього фундаментального курсу, розробку і реалізацію нової методичної системи, що ґрунтується на таких положеннях, які складають теоретичні та методичні засади навчання:

стандартизація, системність і безперервність, комп'ютеризація, комплексний і діяльнісний підходи, гуманізація, гуманітаризація є обов'язковими умовами єдиного освітнього простору, в якому має здійснюватися навчання загальної фізики майбутніх вчителів фізики;

курс "Загальна фізика" - головний системоутворювальний компонент системи фахової підготовки майбутніх вчителів фізики в педагогічних університетах, яким визначаються дидактичні умови цілісного процесу професійного становлення майбутнього педагога, орієнтованого на науково обґрунтовану модель педагогічної діяльності вчителя;

провідним у методичній системі навчання загальної фізики студентів педагогічних університетів має бути принцип інтеграції фундаментальності та професійної спрямованості змісту, форм, методів і засобів навчання;

використання системи професійно спрямованих завдань до всіх видів занять, побудова якої спирається на виділення елементів знань і компетенцій діяльності вчителя фізики;

орієнтація процесу навчання загальної фізики на педагогічно доцільне і ефективне поєднання пояснювально-ілюстративних, експериментально-пошукових і проблемно-пошукових, активних та інтерактивних технологій навчання;

процес організації навчально-пізнавальної діяльності визначається методологією системно-діяльнісного і комплексного підходів, що дозволяє побудувати динамічну модель навчально-виховного процесу із загальної фізики, визначити її якісну сутність в єдності всіх її складових та умов її реалізації і функціонування;

курс загальної фізики є взаємопов'язаною сукупністю експериментальних фактів і їх узагальнень у вигляді фізичних понять, законів і теорій (елементів змісту навчання), експериментальних методів і засобів фізики (приладів, матеріалів, установок, аудіовізуальних засобів, комп'ютерів тощо), видів експерименту та організаційних форм навчання, виховання та розвитку майбутніх учителів фізики, спрямованих на інтенсифікацію навчального процесу;

вчитель фізика педагогічна діяльність

зміст потребує модернізації відповідно до сучасних досягнень фізичної науки; у змісті навчального предмета "Загальна фізика" наукове фізичне знання, спостереження проявів законів фізики у природі і техніці, навчання шкільного курсу фізики мають бути подані в єдності; при цьому фундаментальні знання складають інваріантну частину змісту, прикладні - варіативну;

потребують поглиблення міжпредметні зв'язки курсу загальної фізики як фундаментальної дисципліни з іншими фаховими дисциплінами (теоретичною фізикою, методикою навчання фізики, радіоелектронікою, інформатикою, математикою) з метою оволодіння знаннями у галузі перетворювальної діяльності в траєкторії професійного становлення майбутнього вчителя фізики, із постійною рефлексією співвідношення теоретичної підготовки у педагогічному університеті з результатами педагогічної практики студентів;

навчання фізики має здійснюватися за умови широкого використання сучасних інформаційно-комунікаційних технологій, застосування модульно-рейтингової системи організації навчального процесу, зростання ролі самостійного навчання, дистанційного доступу до різноманітних відомостей; інтегративного підходу до використання віртуальних комп'ютерних моделей фізичних процесів, мультимедійних посібників і класичних засобів фізичного експерименту;

у новому комп'ютерно орієнтованому комплексі із загальної фізики мають реалізовуватися дидактичні й психологічні принципи розвивального навчання, індивідуалізації і диференціації навчання, діяльнісний і комплексний підходи, особистісно орієнтована ступенева фахова підготовка на основі безперервного моніторингу якості знань;

відкритість методичної системи для впровадження, з одного боку, нових педагогічних технологій, і з другого - вдосконалення традиційних систем навчання.

Загальна гіпотеза дослідження ґрунтується на припущенні, що суттєве поліпшення фахової підготовки майбутнього вчителя фізики можливе за умови розробки сучасних теоретичних і методичних засад навчання загальної фізики та впровадження у навчальний процес педагогічних університетів відкритої методичної системи, в основу якої покладено принцип єдності фундаментальності та професійної спрямованості процесу навчання. Це зумовить:

приведення у відповідність змісту підготовки з курсу загальної фізики майбутніх учителів сучасним досягненням фізичної науки і актуальним вимогам розвитку особистості;

інтеграцію традиційних засобів навчання і нових як чинника підвищення інтенсивності й результативності навчально-виховного процесу із загальної фізики, а також активізації навчально-пізнавальної діяльності студентів, розвитку їх творчої активності;

дотримання принципів індивідуалізації та диференціації навчання, посилення мотивації навчально-пізнавальної діяльності до здобування знань, реалізацію особистісно орієнтованого підходу;

підвищення рівня фундаментальної підготовки, формування професійних навичок та вмінь студентів, потрібних для роботи в сучасному освітньому середовищі, розвитку їх творчого педагогічного мислення;

урізноманітнення форм, методів і засобів залучення студентів до участі у навчально-виховному процесі;

залучення студентів до продуктивної науково-дослідної діяльності, що сприятиме не лише розширенню теоретичної бази фізичних знань, але й виявленню та розвитку творчого потенціалу особистості.

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

1. Дослідити становлення і розвиток фізичної освіти у вищих педагогічних навчальних закладах України і за рубежем з метою визначення теоретико-змістових засад фахової підготовки майбутніх учителів фізики та їх діяльності в сучасних загальноосвітніх навчальних закладах.

2. Вивчити стан розв'язання проблеми дослідження в методичній та психолого-педагогічній літературі з метою підвищення ефективності навчання загальної фізики в системі фахової підготовки вчителя фізики.

3. Теоретично обґрунтувати концепцію та розробити динамічну модель навчально-виховного процесу із загальної фізики, використовуючи взаємозв'язок принципів фундаментальності та професійної спрямованості.

4. Розробити вимоги до змісту й структури курсу загальної фізики для фізичних спеціальностей педагогічних університетів, виходячи з мети і завдань навчання, логіко-генезисного аналізу фізичного знання, та обґрунтувати теоретичні засади технологій модульного і особистісно орієнтованого його вивчення.

5. Розробити модульну програму навчальної дисципліни "Загальна фізика" для педагогічних університетів та інститутів.

6. Розробити систему професійно спрямованих завдань до лекційного курсу, практичних і лабораторних занять, підготовки курсових та дипломних робіт з фізики для студентів фізичних спеціальностей вищих педагогічних навчальних закладів.

7. Побудувати методичну систему формування гуманістичних цінностей у процесі вивчення загальної фізики.

8. Виявити тенденції розвитку комп'ютерних технологій навчання і на цій основі розробити та впровадити комп'ютерно орієнтований навчально-методичний комплекс із загальної фізики у педагогічних університетах.

9. Здійснити експериментальну перевірку гіпотези дослідження.

Методологічною основою дослідження є концептуальні положення теорії пізнання, системного і комплексного підходів як методологічних способів пізнання педагогічних фактів, явищ і процесів побудови навчальних дисциплін; положення щодо цілісності, наступності, інтегративності змісту фізичної освіти; теорії особистості та її розвитку в процесі навчання і виховання; діяльнісний підхід до розвитку особистості, що характеризує і визначає умови формування якостей майбутнього вчителя фізики; фундаментальні положення теорії навчання фізики, теоретико-методичні основи підтримки навчального процесу засобами ІКТ; нова парадигма освіти в умовах відродження Української держави, Закон України "Про освіту", провідні положення Державної національної програми "Освіта. Україна XXI століття", Національної доктрини розвитку освіти України в ХХІ столітті та Державної програми "Вчитель", Закон "Про вищу освіту", Болонська декларація та ін.

Теоретичну основу дослідження складають положення та висновки, що стосуються розвитку педагогічних технологій вищої школи; концепції цілісного відображення складових частин науки (знань, методології, видів специфічної діяльності) у вивченні фундаментальних дисциплін; основні положення про єдність свідомості та діяльності; теорії поетапного формування розумових дій; принципи використання інформаційно-комунікаційних технологій у навчальному процесі; теоретичні засади педагогічного контролю знань; дослідження історичного аспекту вивчення фізики. В основу дослідження також покладено фундаментальні ідеї про ядро й оболонку змісту фізичної освіти, теорії і практики різних структурних побудов курсів фізики, обґрунтування принципів добору і конструювання навчального матеріалу, а також урахування закономірностей формування системи знань, навичок і умінь; виховання природничо-наукового світогляду на основі методологічних знань і відповідного науково-теоретичного способу мислення; вивчення прикладних питань фізики; диференціації навчання; міжпредметних зв'язків фізики з іншими природничо-науковими дисциплінами та інтеграції курсів.

Відповідно до мети, гіпотези, завдань і концепції використовувалися такі теоретичні методи дослідження:

метод концептуально-порівняльного аналізу, за допомогою якого зіставлялися наявні в історії теоретичні підходи до фізичної освіти у вищих педагогічних навчальних закладах на основі аналізу психолого-педагогічної і науково-методичної літератури, архівних матеріалів, новаторського досвіду та узагальнення власного багаторічного досвіду роботи (розділи 1,2);

метод структурно-системного аналізу, застосування якого дало змогу не лише побудувати теоретичну модель системи навчання загальної фізики, а й виявити закономірності й особливості її функціонування на основі кількісного та якісного аналізу результатів педагогічного експерименту (розділи 2,5);

метод моделювання, на основі якого було обґрунтовано теоретичні засади навчально-виховного процесу із загальної фізики та впроваджено їх у вищих педагогічних навчальних закладах (розділи 2, 3,5);

метод змістовного узагальнення, за допомогою якого було встановлено єдність логічного і психологічного аспектів процесу мислення в навчанні (враховувалися особливості емпіричного й теоретичного типів мислення студентів, побудови курсу загальної фізики, зорієнтованого на теоретичний рівень узагальнення) (розділи 2.3,4).

Серед емпіричних методів дослідження основними були педагогічний експеримент, експертні оцінки, методи математичної статистики (розділ 5).

Експериментальною базою дослідження були НПУ імені М.П. Драгоманова, Бердянський педагогічний університет, Вінницький державний педагогічний університет імені Михайла Коцюбинського, Миколаївський державний університет, Національний медичний університет імені О.О. Богомольця (кафедра медичної і біологічної фізики з курсом інформатики), Ніжинський державний університет імені Миколи Гоголя, Переяслав-Хмельницький державний педагогічний університет імені Григорія Сковороди, Херсонський державний університет, Уманський державний педагогічний університет імені Павла Тичини, а також ЗНЗ м. Києва.

Дослідження проводилося відповідно до логіки виконання етапів педагогічного експерименту: констатуючого (1994 - 1996 рр.), пошукового (1997 - 1999 рр.), формуючого (2000 - 2004 рр.), а також розробки навчальних і навчально-методичних посібників та інших дидактичних засобів. В експериментальній роботі брали участь 1800 студентів, 95 викладачів, науковців, вчителів фізики, 500 учнів шкіл. Педагогічний експеримент проводився під безпосереднім керівництвом і за участю дисертанта.

Наукова новизна здобутих результатів: уперше теоретично та експериментально обгрунтувано і створено відкриту методичну систему навчання загальної фізики майбутніх учителів фізики, яка відповідає розвиткові педагогічних технологій і спрямована на самореалізацію майбутнього вчителя в умовах особистісно орієнтованого навчання, що дало змогу:

проаналізувати становлення і розвиток фізичної освіти у вищих педагогічних навчальних закладах України і сформулювати сучасні вимоги до фахової підготовки вчителя фізики у процесі навчання загальної фізики;

створити концепцію та побудувати динамічну модель цілеспрямованого формування і набуття загальнофізичного знання на рівнях змістово-діяльнісних та діяльнісно-особистісних якостей, в основу чого покладено єдність логіко-раціонального та емоціонально-ціннісного начал пізнавальної діяльності майбутніх учителів фізики;

на основі аналізу системно-структурного та історико-генезисного підходів до розробки сучасної моделі навчання загальної фізики виявити можливість і педагогічну доцільність цілеспрямованого формування у майбутніх вчителів фізики інтегрованих змістово-діяльнісної та діяльнісно-особистісної якостей (знання, навички, уміння, переконання, компетенції);

розробити модульну навчальну програму із загальної фізики, що враховує вимоги до діяльності сучасного вчителя фізики, міжпредметні зв'язки та ціннісно-орієнтаційну значущість навчального матеріалу;

теоретично обґрунтувати особистісно орієнтовану систему засвоєння навчального матеріалу і досягнення дидактичної мети та забезпечення виконання розвивальних та виховних завдань у навчанні загальної фізики;

розробити принципи поєднання наукових досліджень з навчально-виховним процесом із загальної фізики у підготовці майбутніх учителів до розвитку творчо-наукової діяльності учнів ЗНЗ;

продемонструвати ефективність комп'ютерно орієнтованого навчально-методичного комплексу для досягнення прогнозованих фахових та особистісних здобутків майбутніх учителів в процесі вивчення загальної фізики;

удосконалено структуру і зміст курсу загальної фізики, класичні засоби навчання фізики на основі їх інтеграції з новими; здійснено розвиток педагогічних технологій підвищення ефективності процесу навчання загальної фізики майбутніх учителів фізики.

Теоретичне значення дослідження полягає у розвитку теоретичних і методичних засад навчання загальної фізики в педагогічних університетах; у концептуальному обґрунтуванні необхідності вдосконалення методичної системи навчання загальної фізики на основі раціонального поєднання традиційних та інноваційних форм організації, методів і засобів навчання; визначенні загальних принципів побудови комп'ютерно орієнтованого навчально-методичного комплексу, спрямованого на стимулювання саморозвитку студентів у процесі навчання загальної фізики в умовах переходу до кредитно-модульної системи фахової підготовки вчителя фізики; розробці компонентів методичного забезпечення формування гуманістичних цінностей і реалізації особистісно орієнтованого підходу до розвитку творчої особистості майбутнього вчителя фізики; доведено доцільність опанування курсом загальної фізики майбутніми учителями фізики на засадах принципу єдності фундаментальності та професійної спрямованості навчання з використанням інноваційних технологій; запропоновано динамічну модель навчально-виховного процесу з курсу загальної фізики, що характеризується наявністю нових технологічних елементів: мультимедійних посібників, засобів Іnternet, автоматизованого педагогічного контролю, дистанційного навчання; репрезентовано комплексне навчально-методичне забезпечення як курсу загальної фізики, так і його проекції на шкільний курс фізики через систему професійно спрямованих завдань для студентів.

Основні теоретичні положення дисертації знайшли відображення в монографічній роботі автора [1], у його теоретичних розробках [2, 3, 6, 7 - 29, 37, 45, 46, 52, 55, 57] та матеріалах доповідей на міжнародних і всеукраїнських конференціях.

Практичне значення дослідження визначається створенням на підставі комплексного розв'язання проблеми і впровадженням у практику педагогічних університетів методичної системи цілеспрямованого формування фізичного знання, що забезпечує гарантоване досягнення проектованих фіксованих результатів у навчанні загальної фізики (знання, уміння, переконання, компетенції); створенням навчально-методичного комплексу, основу якого становлять: модульна навчальна програма, методичні посібники, педагогічні програмні засоби, еталонні вимірники якості знань і умінь; розробкою і впровадженням спецкурсу "Основи наукових досліджень з фізики"; створенням дистанційного і "вирівнювального" курсів для майбутніх учителів фізики.

Результати дослідження можуть бути використані для прогнозування моделі загально-фізичної освіти; розроблення та уточнення навчальних планів і програм; проектування освітнього середовища відповідно до Європейської системи трансферу кредитів.

Вірогідність результатів дослідження забезпечується опорою на фундаментальні психолого-педагогічні концепції навчання і розвитку майбутніх учителів, об'єктивним аналізом теоретичних і практичних аспектів проблеми, адекватністю обраних методів дослідження його меті та завданням; упровадженням навчальних посібників, методичних розробок і рекомендацій, тематичних тестових завдань еталонного характеру, педагогічних програмних засобів та інших дидактичних матеріалів у навчанні загальної фізики студентів педагогічних університетів та учнів; апробацією основних положень дисертації під час масового і тривалого педагогічного експерименту за участю дисертанта та незалежних експертів, результатами його статистичного опрацювання; обговоренням результатів дослідження на численних науково-методичних і науково-практичних конференціях та семінарах.

Особистий внесок дисертанта в здобуття наукових результатів дослідження полягає в розробці та впровадженні авторської методичної системи навчання загальної фізики в умовах переходу до кредитно-модульної системи навчання; в теоретичному обґрунтуванні основних ідей і положень досліджуваної проблеми, розробці теоретичних засад та створенні комп'ютерно орієнтованого навчально-методичного комплексу з курсу загальної фізики; у постановці і модернізації демонстрацій, лабораторних робіт з курсу загальної фізики та організації науково-дослідної роботи майбутніх учителів фізики протягом тривалого часу; розробці й апробації оригінальних навчально-методичних матеріалів (структурно-логічних схем і тестів з усіх розділів курсу загальної фізики, індивідуальних творчих завдань для студентів, сценаріїв навчальних ігор і педагогічних програмних засобів, мультимедійних посібників); безпосередній участі дисертанта в організації та проведенні дослідно-експериментальної роботи; оформленні основних результатів дослідження у вигляді монографії обсягом 24,4 друк. арк.

У спільних працях [2, 3, 6] здобувачем запропоновано структуру і підготовлено початкові варіанти, написано теоретичну частину і здійснено редагування посібників [4, 5]. Автору належать постановка проблем, участь у дослідженні та аналізі основних результатів, підготовці до друку спільних статей [7, 9, 29, 33, 34, 37, 39, 40, 55, 57, 62]. Дисертантом визначено теми і зміст усіх доповідей на наукових конференціях, а також ним здійснено їх оприлюднення у переважній більшості випадків. Автор був укладачем і здійснив наукове редагування фахових видань [10, 19,] та матеріалів конференцій [41, 53, 60].

Апробація результатів дослідження. Основні результати дослідження доповідалися на міжнародних науково-методичних та науково-практичних конференціях з проблем удосконалення навчально-виховного процесу з фізики та підготовки фахівців з вищою освітою: "Вища освіта в Україні: реалії, тенденції, перспективи розвитку" (м. Київ, 1996); "Реалізація основних напрямів реформування освіти в середніх і вищих навчальних закладах" (м. Херсон, 2000); "Сучасні тенденції розвитку природничо-математичної освіти" (м. Херсон, 2002); "Актуальні проблеми навчання фізики у вищих освітніх закладах" (м. Львів, 2002); "Методологічні принципи формування фізичних знань учнів і професійних якостей майбутніх учителів фізики та астрономії" (м. Кам'янець-Подільський, 2003); перші міжнародні драгомановські читання (м. Київ, 2003); "Вимірювання навчальних досягнень школярів і студентів: методичні, гуманістичні, технологічні аспекти" (м. Харків, 2003); на всеукраїнських конференціях: "Впровадження рейтингової системи оцінювання знань студентів" (м. Київ, 1994); "Шляхи удосконалення фундаментальної і професійної підготовки вчителів фізики" (м. Київ, 1996); "Особливості змісту та методів навчання фізики" (м. Рівне, 1999); "Психолого-педагогічні проблеми підготовки вчительських кадрів в умовах трансформації суспільства" (м. Київ, 2000); "Фундаментальна та професійна підготовка фахівців з фізики" (м. Київ, 2000, 2002, 2004; м. Миколаїв, 1999, 2001); "Всебічний розвиток особистості студента" (м. Ірпінь, 2001); "Створення динамічної системи підготовки педагогічних кадрів відповідно до перспектив розвитку освіти в Україні" (м. Київ, 2001); "Інформаційні технології в освіті" (м. Мелітополь, 2001); "Проблеми підручника для вищої школи" (м. Вінниця, 2001); "Проблеми дидактики фізики в загальноосвітній школі" (м. Умань, 2001); "Засоби реалізації сучасних технологій навчання" (м. Кіровоград, 2001); "Теорія та методика навчання математики, фізики, інформатики" (м. Кривий Ріг, 2001); "Стратегічні проблеми формування змісту курсів фізики та астрономії в системі загальної середньої освіти" (м. Львів, 2002); "Проблеми вищої педагогічної освіти у світлі рішень ІІ Всеукраїнського з'їзду працівників освіти" (м. Київ, 2002); "Діяльнісний підхід у навчально-пошуковому процесі з фізики" (м. Рівне, 2002); "Засоби і методи навчання фізики" (м. Чернігів, 2002); "Проблеми підручників і посібників з математики, фізики та основ інформатики" (м. Тернопіль, 2002), "Проблеми сучасної дидактики фізики в основній школі" (м. Умань, 2003), а також на засіданнях всеукраїнського семінару "Актуальні проблеми викладання фізики" і щорічних звітних наукових конференціях викладачів та молодих вчених у НПУ імені М.П. Драгоманова (м. Київ, 1994 - 2004).

Впровадження результатів дослідження. Теоретичні основи використання засобів навчання, тестового контролю та інформатизації навчально-виховного процесу, сформульовані дисертантом, знайшли втілення у розробці системи зовнішнього тестування в Україні (довідка № 363/1 від 20.11.2003 р.) та Комплексної програми забезпечення загальноосвітніх, професійно-технічних і вищих навчальних закладів сучасними технічними засобами навчання з природничо-математичних і технологічних дисциплін Міністерства освіти і науки України (довідка № 1/11 - 429 від 28.01.05 р.).

Запропоновану дисертантом методичну систему навчання загальної фізики або окремі її елементи впроваджено: у практику роботи НПУ імені М.П. Драгоманова (довідка № 04 - 10/1659 від 07.09.2005 р.), Бердянського педагогічного університету (довідка № 57/1460 - 08 від 15.09.2004 р.), Ніжинського державного університету імені Миколи Гоголя (довідка № 01/1386 від 20.10.2004 р.), Херсонського державного університету (довідка № 03 - 11/117 від 07.02.2005 р.), Українського медичного ліцею (довідка № 01 від 11.10.2004 р.), ЗНЗ № 242 м. Києва (довідка № 03 від 08.10.2004 р.), Києво-Печерського ліцею № 171 "Лідер" (довідка № 57 від 19.05.2003 р.) та ін.

Розроблені методи і засоби інтенсифікації навчально-виховного процесу використовувалися під час проведення дисертантом занять з фізики за сумісництвом у Переяслав-Хмельницькому державному педагогічному університеті імені Григорія Сковороди, Національному медичному університеті імені О.О. Богомольця (кафедра медичної і біологічної фізики з курсом інформатики, підготовче відділення), очно-заочній фізико-технічній школі при Малій академії наук України, Дзвінковецькій восьмирічній школі Васильківського району Київської області, Київському індустріально-педагогічному коледжі та під час виконання держбюджетної науково-дослідної роботи на тему "Формування професійної компетентності спеціалістів в університетах у процесі навчання фізики" в Київського національному університеті імені Тараса Шевченка (договір-підряд № 02 БФ 13 від 03.03.2001 р.). Деякі науково-методичні ідеї отримали свій розвиток і експериментальне підтвердження в магістерських та дипломних роботах, виконаних під керівництвом дисертанта. Окремі напрями поліаспектної проблеми дослідження розробляє у кандидатській дисертації Т.В. Скубій.

Основні результати дослідження опубліковано у 65 науково-методичних працях загальним обсягом 92 друк. арк. (з них 28 написано без співавторів), зокрема: одноосібна монографія (24,4 друк. арк.), 4 навчальні посібники і навчальна програма, що мають гриф Міністерства освіти і науки України (50, 4 друк. арк.), 2 брошури з методичними рекомендаціями та навчально-методичними матеріалами; 23 статті у провідних наукових фахових виданнях (з них 20 одноосібних), 6 статей у наукових журналах і збірниках наукових праць; 28 статей та тез у збірниках матеріалів конференцій.

Кандидатська дисертація на тему "Оптимізація лабораторного практикуму з курсу загальної фізики у педагогічних інститутах" (на прикладі розділу "Молекулярна фізика. Вступ до термодинаміки") захищена у 1993 році. Матеріали кандидатської дисертації у тексті докторської дисертації не використано.

Структура дисертації. Дисертація складається зі вступу, п'яти розділів, висновків до розділів, загальних висновків, списку використаних джерел з 414 найменувань (з них 17 - іноземними мовами), розміщених на 44 сторінках, 10 додатків на 74 сторінках. Її повний обсяг - 516 сторінок, з яких 404 сторінки основного тексту. Робота містить 95 рисунків на 85 сторінках та 24 таблиці на 30 сторінках.

Основний зміст дисертації

У вступі обґрунтовано актуальність і доцільність дослідження, визначено його об'єкт, предмет, мету і завдання, сформульовано наукову гіпотезу та методологічні засади, охарактеризовано наукову новизну, теоретичне і практичне значення, наведено відомості про вірогідність результатів дослідження, їх апробацію впровадження.

У першому розділі "Теорія і практика фахової підготовки майбутніх учителів фізики у процесі навчання загальної фізики" проаналізовано стан, тенденції та проблеми фахової підготовки і діяльності вчителя фізики з психолого-педагогічних позицій.

На основі осмислення особливостей технологій активного навчання (зростання евристичної та творчої активності студента) подається теоретичне обґрунтування доцільності і необхідності модернізації системи навчання загальної фізики з урахуванням пріоритетності таких чинників: знання фундаментальних основ фізики; формування знань про наукову картину світу, що зазнає еволюції; розробка теоретичних засад сучасної системи підготовки і діяльності майбутнього вчителя фізики як основної передумови ефективності навчально-виховного процесу із загальної фізики.

Дослідження закономірностей становлення і розвитку фізичної освіти у вітчизняних вищих педагогічних навчальних закладах дало змогу виокремити такі типи навчального процесу: інформаційно-повідомлювальний (в історії - догматичний), пояснювально-ілюстративний та проблемно-дослідницький. Їх раціональне використання в системі фахової підготовки учителя фізики, інтегрований підхід до їх застосування в сучасних умовах реально забезпечує доступність знань для студентів з різним рівнем підготовленості, а, отже, й розширює сферу демократизму у навчанні.

Запровадження нової моделі (чи моделей) фізичної освіти в педагогічних університетах України не повинно викликати руйнівних змін у сучасній системі фахової підготовки вчителя фізики. Важливо при цьому зберегти національні досягнення та історичні традиції у системі їх підготовки. На підставі виконаних розвідок і проведених досліджень [1; 3; 6 - 8; 14, 15; 18; 24; 25, 29] пропонується створення системи фахової підготовки вчителів фізики відповідно до перспектив розвитку освіти в Україні на основі переосмислення набутого досвіду і активного впровадження нових освітніх технологій.

Концептуальні засади фахової підготовки вчителя фізики полягають у забезпеченні її фундаменталізації, гуманізації, гуманітаризації, ступеневості. Якісна реалізація цих засад дозволила забезпечити відповідність фахової підготовки вчителя його діяльності в сучасній школі. Роль базового компонента спеціальної фахової підготовки відіграє курс "Загальна фізика", тому удосконалення структури і змісту фахової підготовки вчителя слід розпочинати саме із розробки нової методичної системи навчання цього фундаментального курсу, в основу якої покладено модульний, діяльнісний та особистісно орієнтований підходи до навчання.

Гострою є потреба в підготовці не лише вчителя-предметника, а й вчителя-педагога, який навчає, розвиває та виховує учня засобами фізики. Щодо методів навчання та організації навчального процесу, то тут пріоритетного значення набувають структурна чіткість, контроль за засвоєнням знань, формування основ професійної діяльності вчителя фізики вже у межах бакалаврату.

З метою виявлення рівня готовності студентів до засвоєння навчального матеріалу та стану сформованості у них механізмів продуктивної діяльності проводився констатуючий педагогічний експеримент. Досліджувалася ефективність і результативність традиційних методичних систем навчання загальної фізики на базі згаданих вище навчальних закладів.

Дослідження рівня підготовки майбутніх учителів фізики за матеріалом шкільного курсу здійснювалось шляхом аналізу результатів вступних іспитів з фізики, проведення усного опитування, тестування, контрольних робіт, які дозволили визначити рівень володіння першокурсниками основними поняттями, навичками та вміннями з фізики. В середньому лише 2 % вступників показали високий рівень володіння шкільним курсом фізики, 25 % - достатній, близько 40 % - середній і понад 30 % - недостатній. Рівень володіння шкільним курсом фізики більшості студентів у процесі вивчення загальної фізики не зазнавав суттєвих змін; частина студентів вважали, що їх майбутня педагогічна діяльність не потребуватиме грунтовних теоретичних і практичних знань з курсу загальної фізики; більшість вступників не володіли навичками використання ЕОМ для пошуку відомостей, опрацювання результатів експерименту, розв'язування задач. Ці результати дали можливість зробити висновок про необхідність цілеспрямованого формування у майбутніх вчителів основних компонентів фізичних знань і умінь та професійної культури під час вивчення фундаментального курсу загальної фізики. Цей процес включав в себе формування широкого фізичного кругозору, оволодіння сучасними методами наукових досліджень і новими технологіями навчання, структурування та удосконалення змісту курсу.

Частина респондентів - викладачів вищих педагогічних навчальних закладів - відповіли, що цілеспрямовано не пов'язують матеріал із загальної фізики з майбутньою професійною діяльністю студентів фізичних спеціальностей під час кожної лекції. Деякі фрагменти професійної спрямованості (наприклад розв'язувалися задачі експериментального характеру, олімпіадного типу тощо) спостерігалися під час проведення практичних занять, але це виконувалося спорадично. Лабораторні практикуми не були пов'язані достатньо зі шкільним курсом фізики, оскільки бракувало системного підходу до їх постановки.

На цьому етапі педагогічного експерименту для встановлення рівня готовності студентів до практичних занять, виконання лабораторних робіт, рівня знань, навичок і умінь з матеріалу змістових модулів розроблено і перевірено на складність тестові завдання. А наприкінці кожного семестру рівень засвоєння матеріалу кожного з п'яти навчальних модулів курсу "Загальна фізика" перевірявся за спеціальними тестами. Статистичне опрацювання результатів тестування на всіх етапах педагогічного експерименту проводилося з використанням комп'ютерних програм.

За узагальненими результатами констатуючого педагогічного експерименту встановлено:

1. Основні суперечності теорії і методики навчання загальної фізики в педагогічних університетах (між рівнем наукових досягнень у фізиці, психолого-педагогічних і методичних науках та їх відображенням у змісті, формах, методах і засобах навчання; потребою формування творчих здібностей майбутнього вчителя фізики і відсутністю досконалої системи реалізації цього процесу) та їх негативний вплив на якість фахової підготовки майбутніх учителів фізики.

2. Виникла потреба розвитку традиційних засобів навчання загальної фізики в сучасних умовах.

3. Більшість студентів фізичних спеціальностей педагогічних університетів вважали, що фундаментальна підготовка із загальної фізики ведеться дещо "відірвано" від інших фахових дисциплін і тому, на їх погляд, вони отримують дещо абстрактні знання.

4. Зміст лекційних і практичних занять був недостатньо професійно спрямованим, а лабораторні роботи мало відрізнялися від лабораторних робіт у інших вищих навчальних закладах.

5. Одним з головних напрямів модернізації загальнофізичної освіти є реалізація принципу інтеграції фундаментальності та професійної спрямованості курсу загальної фізики, і, зокрема, інтеграції класичних і нових методів та засобів навчання.

Крім того, на цьому етапі виявлено потребу в розробці нових концептуальних ідей та відповідного теоретичного і практичного їх забезпечення для розв'язання проблеми дослідження, а також набуто певного досвіду впровадження інноваційних технологій навчання. Установлено, що повільно впроваджуються багатоваріантні програми здобуття фізичної освіти, не забезпечується диференційована підготовка майбутніх учителів до роботи з обдарованими дітьми у навчальних закладах нового типу. А від якості підготовки вчителів фізики значною мірою залежить розвиток усіх наукових галузей. В усуненні цих недоліків на основі інтегрованого підходу до використання класичних і нових методів та засобів навчання і полягає одне із головних завдань сучасної системи фахової підготовки учителя фізики.

Таким чином, провідна освітня мета фахової підготовки вчителя фізики в процесі вивчення загальної фізики - оволодіння студентами основними елементами майбутньої професійної діяльності, які забезпечать її творче здійснення. Ця мета має реалізовуватися на засадах диференційованого, діяльнісного й особистісно орієнтованого підходів в усіх елементах навчально-виховного процесу - від фрагмента навчального заняття до цілісного курсу.

У другому розділі "Сучасна концепція навчання загальної фізики майбутніх учителів фізики" розкрито місце і роль курсу загальної фізики у ступеневій системі фахової підготовки майбутніх учителів фізики, висвітлено психолого-педагогічні особливості її вивчення в сучасних умовах; визначено психофізіологічні особливості студентів у процесі їх адаптації до нових умов освітнього середовища під час опанування курсу загальної фізики; здійснено системно-структурний аналіз навчально-виховного процесу із загальної фізики і сформульовано вихідні концептуальні положення побудови відкритої методичної системи цього курсу.

У дисертаційному дослідженні фізика розглядається як складна динамічна система знань. Фізичні теорії і методи є фундаментом більшості природничих наук; фізичні поняття найбільш загальні й універсальні в природознавстві, технологіях, побуті; практичні застосування фізики численні і багатопланові. Розглянути їх лише на основі раціонального конструювання навчального матеріалу неможливо. Належне осмислення фізичних понять можливе внаслідок їх широкого застосування у різних фізичних ситуаціях, на різних рівнях пізнання, за умови реалізації принципу інтеграції фундаментальності та професійної спрямованості навчально-виховного процесу із загальної фізики, класичних і нових засобів навчання, а також впровадження синергетичної моделі фізичної освіти. Порівняння раціональної (традиційної) та синергетичної моделей дало можливість визначити особистісно орієнтоване навчання як середовище для самореалізації особистості. Сутність "суб'єкт-суб'єктного" розуміння полягає у його рефлексивній природі, в тому, що суб'єкт розуміє самого себе і лише через це розуміння може глибоко зрозуміти навколишнє. У межах особистісно орієнтованої технології розроблено індивідуальні програми, за допомогою яких моделювалося дослідницьке мислення, організовувалися групові заняття на основі діалогу; інтегровано навчальний матеріал для реалізації методу дослідницьких проектів ("Проблеми екології і фізика", "Теоретико-експериментальне дослідження дії мийних засобів", "Фізичні основи життєдіяльності організму людини", "Дослідження впливу електричного поля на біологічні тканини", "Дослідження теплофізичних властивостей композитів на основі полімерів", "Розробка мультимедійного посібника"), що самостійно виконували студенти.

Оскільки загальна фізика фундаментальна дисципліна в системі фахової підготовки майбутніх учителів фізики, то її завданнями є формування у студентів цілісного уявлення про фундаментальні фізичні закони; забезпечення опанування ними основних ідей та методів сучасної фізичної науки; сприяння розумінню теоретичних основ майбутньої професії; забезпечення загального розвитку інтелекту; формування і розвиток активності та самостійності у пізнавальній діяльності; виховання потреби в безперервному удосконаленні знань. Адже переважна більшість елементів змісту курсу загальної фізики розподілено повторюються під час вивчення інших фахових та суміжних дисциплін. Нами здійснено удосконалення змісту курсу відповідно до зростання ролі бакалаврату, нових досягнень фізичної науки (нанотехнології, фізика живого), еволюції фізичної картини світу від механічної до електродинамічної та сучасної квантово-польової, стрижневих методологічних ідей сучасної фізики (симетрії, елементарності, неперервності) і на цій основі розроблено науково-обгрунтовану, педагогічно виважену програму із загальної фізики [6].

Виходячи з Національної концепції розвитку освіти, сформульовано основні концептуальні засади побудови методичної системи навчання фундаментальної навчальної дисципліни "Загальна фізика": методологічна переорієнтація освітньої системи з інформаційних аспектів вивчення матеріалу до розвитку особистості; гуманітаризація фундаментальної підготовки через розкриття загальнокультурного потенціалу наукового фізичного знання, її спрямування на гуманістичні ідеали формування особистості, здатної до гармонії з природою, навколишнім середовищем і самим собою; реалізація безперервної (наскрізної) фундаментальної підготовки з огляду на пізнавальні можливості та інтереси на різних етапах її розвитку; "технологічність" навчання, що забезпечує активність та індивідуальний темп повного засвоєння студентами курсу. Реалізація цих принципів неможлива без побудови фізичної освіти у вигляді відкритої системи, що підлягає законам самоорганізації (синергетики).

Фундаментальність предмета "Загальна фізика" передбачає, що знання, набуті студентами педагогічних університетів з його навчального матеріалу, є фундаментальною базою для вивчення всіх дисциплін професійно-орієнтованого циклу і для освоєння нової техніки та технологій. З огляду на це дисертантом запропоновано інтегративну модель навчального предмета "Загальна фізика".

Опанування загальною фізикою потребує врахування індивідуальних особливостей студентської молоді. Доведено необхідність особливої уваги до студентів перших курсів навчання, де відбувається адаптація до специфіки вищого навчального закладу порівняно із загальноосвітнім. Тому успішне вивчення загальної фізики пов'язане зі створенням умов для адаптації першокурсників і перш за все - допомоги в усуненні різних перешкод. За одержаними результатами це: прогалини в раніше отриманих знаннях з фізики; недостатня математична підготовка; слабка мотивація навчальної діяльності; нездатність мобілізуватись і тривалий час концентрувати увагу; недостатній рівень розвитку логічного мислення та творчих здібностей; неадекватна самооцінка своїх можливостей; відсутність об'єктивного систематичного контролю за навчальною діяльністю студентів. У дисертаційній роботі обґрунтовано, що подолання цих труднощів потребує комплексного підходу, який передбачає діагностику рівня засвоєння шкільного курсу фізики і подолання прогалин у знаннях вивченням так званого "вирівнювального" курсу [4]; вивчення мотиваційної сфери майбутніх учителів фізики; структурування змісту навчання; створення необхідних умов організації навчально-виховного процесу з урахуванням домінантних чинників активізації пізнавальної діяльності студентів: мотиваційного, змістово-операційного, емоційно-вольового.

...