У розробленій концепції навчання курсу загальної фізики також реалізовано: системний підхід, що дозволило розглядати навчально-виховний процес із загальної фізики в педагогічних університетах як методичну систему цілей і завдань, змісту, форм, методів і засобів навчання; сформований у дидактиці підхід до структури навчального предмета, відповідно до якого в навчальному предметі "Загальна фізика" виділялися змістовий і процесуальний блоки; взаємозв'язок фізичної і природничо-наукової картин світу, що дозволило поглибити міжпредметні зв'язки загальної фізики в системі фахової підготовки вчителя; ідеї педагогічної інтеграції, що дало змогу висунути методичний принцип інтеграції фундаментальності і професійної спрямованості курсу та організувати його модульне вивчення в новому інформаційно-комунікаційному середовищі; логіко-генезисний підхід до аналізу фізичного знання, що дозволило визначити інваріантну і варіативну компоненти змісту курсу загальної фізики для педагогічних університетів; особистісно діяльнісний підхід, що сприяв відображенню в процесуальній компоненті навчального предмета "Загальна фізика" пізнавальної діяльності, яка була адекватною професійній діяльності вчителя фізики.

На основі запропонованої наукової концепції розроблена системна онтологічна модель навчально-виховного процесу із загальної фізики. Структуру цієї узагальненої моделі відображено двома формами: динамічною (процедура побудови системної моделі навчального процесу із загальної фізики) і статичною (теоретична схема, яка інтерпретує структуру узагальненої системної моделі). Ця структура формувалася за схемою "ядро + оболонка". У ній вказано також блоки в підструктурах оболонок моделі та її ядра, яке становить фізичні теорії курсу загальної фізики, трансформовані відповідно до основних принципів дидактики вищої школи (науковості, наочності, систематичності й системності, зв'язку теорії з практикою, свідомості й самостійності навчання, доступності, міцності знань, навичок і вмінь, єдності наукового і навчального процесу). Основу нормативної оболонки становила навчальна програма [6], що є додатком до галузевого стандарту вищої освіти. Методична оболонка, як і нормативна, органічно пов'язана з ядром моделі, оскільки містить в собі правила і процедури формування системи форм, методів і засобів навчання, споріднених зі змістом теорій, що вивчалися. Водночас її склад відігравав роль основи для побудови модульного навчально-методичного комплексу - головного компонента технологічної оболонки моделі.

В наступних розділах доведено, що вивчення курсу загальної фізики на основі запропонованої концепції і динамічної моделі навчально-виховного процесу є цілеспрямованим, оперативним, гнучким, конкретним і побудованим на принципах відповідності його змісту сучасним вимогам до фахової підготовки майбутніх учителів фізики; цілісності і взаємозв'язку всіх розділів курсу; систематичності та послідовності; пріоритетності; науковості; професійної спрямованості, педагогічної інтеграції та міжпредметних зв'язків.

У третьому розділі "Формування гуманістичних цінностей у процесі вивчення загальної фізики" розкрито взаємозв'язки фізичної і природничо-наукової картин світу як методологічної основи формування гуманістичних цінностей; розроблено аксіологічний і когнітивний компоненти методичної системи формування гуманістичних цінностей у процесі вивчення загальної фізики.

З'ясування ролі, змісту й місця фундаментальної фахової підготовки майбутнього вчителя фізики показало, що в умовах особистісно орієнтованої освіти в зміст навчання, крім предметних знань, що задаються галузевим стандартом, необхідно включати емоційно-ціннісні, особистісні компоненти й функції, які вчитель використовує у своїй професійній діяльності. Таким чином здійснюється особистісно орієнтований підхід до навчання майбутнього вчителя і його підготовка до реалізації цього підходу в навчанні фізики школярів.

В умовах сучасного науково-технічного прогресу внаслідок зростання динаміки розвитку фізичної науки неможливо повністю відобразити її зміст в курсі загальної фізики, а тим більше в шкільному. Однак можна і потрібно навчити студентів та учнів сучасного мислення у галузі фізики, сформувати у них науковий світогляд як основу громадянського виховання. Адже більшість проблем виховання і навчання пов'язано зі зміною мотиваційних основ діяльності людини. А в основі мотивації поведінки людини лежать її загальні уявлення про світ, про місце людини в ньому, тобто те, що входить до поняття "світогляд".

Показано, що фізика, як жодна інша наука, глибоко впливає на соціальні, етичні й світоглядні запити людей. Усе це потребує реорганізації процесу навчання фізики як у ЗНЗ, так і у вищих педагогічних навчальних закладах з метою підвищення її світоглядної й гуманітарної ролі, що розкривало б фізику як один із компонентів загальнолюдської культури, як результат діяльності людей [10].

Проведений аналіз структурних елементів фізичної картини світу і її взаємозв'язків з природничо-науковою картиною світу дає підстави стверджувати, що вивчення загальної фізики має значні резерви для формування в майбутніх учителів наукового світогляду [28].

Встановлено, що зміст курсу загальної фізики і методика його навчання мають бути зумовлені цілісним відображенням фізичної науки в навчальному процесі. Знання основних законів і принципів науки, її методології, наукової картини світу, гармонії людства і природи, основ духовності формує широкий кругозір студента і найпотужніший інструментарій в його майбутній професійній та громадській діяльності. Разом із творчим характером навчання це стало запорукою формування творчої особистості вчителя фізики.

Проведені дослідження показали, що вивчення загальної фізики в педагогічному університеті не варто обмежувати власне фізикою та її технічним додатком за традиційним підходом, а й розглядати проблеми, близькі студенту. З цією метою удосконалено зміст курсу загальної фізики введенням окремих питань міждисциплінарних наукових галузей, що стосуються найважливіших проблем життєдіяльності людини та суспільства в цілому, а саме: фізики живого, фізики й екології, фізики й культури, естетики, синергетики тощо.

Підготовка майбутніх учителів фізики має ґрунтуватися на вихованні професіоналізму, патріотизму і високих моральних якостей. Професійна компетентність - інтегративна професійна якість учителя фізики. Основою професійної компетентності є любов до професії, знання, творчі здібності, відповідальність.

Основу розробленої концепції ціннісного підходу до навчання загальної фізики становить логічно обґрунтований ланцюжок діяльності студента і викладача: роль цінностей і ціннісних відносин у становленні та розвитку особистості студента > формовані цінності як цінності культури на матеріалі курсу загальної фізики, досліджуваних явищ природи > засвоєння цих цінностей у процесі навчально-пізнавальної діяльності.

Для реалізації цієї концепції використовувалися такі моделі: встановлення початкового стану сформованості гуманістичних цінностей у майбутнього вчителя фізики; соціокультурна спрямованість навчання загальної фізики; історизм як засіб розкриття культурної цінності знань з фізики; психологічні основи формування гуманістичних цінностей майбутніх учителів фізики; залучення студентів до з'ясування проблем буття; добір навчального матеріалу, необхідного та достатнього як для виконання навчальних завдань, так і для формування у студентів системи гуманістичних цінностей; діалектична взаємодія повсякденного і наукового в процесі здобуття студентом знань з курсу загальної фізики; діалогічна форма формування гуманістичних цінностей [26, 27].

Процес формування системи гуманістичних цінностей реалізовувався на трьох взаємозалежних і взаємодоповнюючих один одного рівнях: змістовому, процесуально-психологічному й організаційно-технологічному. Це сприяло створенню інтегрованої методичної системи навчання, виховання і розвитку майбутніх учителів фізики.

У четвертому розділі "Методична система навчання загальної фізики майбутніх учителів фізики в умовах сучасної парадигми освіти" на основі концепції дослідження і у відповідності з розробленою динамічною моделлю навчально-виховного процесу із загальної фізики дано опис компонентів відкритої методичної системи цього курсу.

Із структури динамічної моделі навчально-виховного процесу із загальної фізики видно, що експериментальній перевірці і впровадженню підлягала її третя оболонка, яка практично реалізовувалася в елементах відкритої методичної системи. Завдяки технологічній оболонці новий зміст навчання майбутніх учителів загальної фізики отримав реальний вихід у практику їх фахової підготовки в умовах сучасної парадигми освіти.

Таким чином, були встановлені основні напрями розв'язання проблем, що мають теоретичне і практичне значення у зв'язку з інноваційними процесами в сучасній фізичній освіті. Виділені компоненти запропонованої динамічної моделі навчання загальної фізики пов'язані між собою і є необхідними. Успішне функціонування цієї системи залежить від того, наскільки адекватні зміст, форми, методи і засоби цілям і завданням навчання. Проведений педагогічний експеримент підтвердив ефективність цієї системи за умови поєднання фундаментальності і професійної спрямованості курсу, модульного і особистісно орієнтованого підходів до навчання загальної фізики майбутніх учителів як умов ефективного функціонування системи і керування нею.

Модульна технологія навчання загальної фізики включала три компоненти: змістовий, організаційний і контрольно-оцінювальний з його стимулюючою функцією. Основу цієї технології становила комплексна дидактична мета навчання загальної фізики. Із комплексної дидактичної мети виділялися інтегруючі дидактичні цілі і формувалися змістові модулі, в яких виділялися відповідні елементи знань і компетенцій. Під кожну мету сформовано зміст з його теоретичними й емпіричними компонентами, структурою, видами зв'язку, способами та результатами функціонування виучуваних процесів чи явищ. Адже для майбутнього вчителя важливо не лише осмислити і засвоїти навчальний матеріал, а й оволодіти способами його практичного застосування.

Під час структурування змісту курсу загальної фізики за модулями враховувалося таке:

1) модуль як дидактична одиниця має складатися з пов'язаних між собою у певному співвідношенні теоретичних, емпіричних і практичних компонентів змісту, сукупність яких виконує самостійну функцію в навчально-виховному процесі із загальної фізики;

2) модуль навчальної дисципліни має складну композицію, побудовану за принципами теорії систем: морфологічності (має свої компоненти і елементи); структурності (компоненти і елементи перебувають у певному взаємозв'язку, що дає підстави вважати модуль підсистемою навчальної дисципліни); функціональності (кожен окремий модуль, взаємодіючи з іншими, має своє призначення і виконує властиву йому функцію); генетичності (зміст модуля і його призначення мають свою історію виникнення, становлення, розвитку і перспективу модернізації);

3) загальна фізика як система має будуватися на базі категорій і понять, які не лише мають свою структуру, а й пов'язані між собою за принципами теорії систем. Різні за сутністю вони складають цілісну систему загальнофізичної освіти і навчання, яку можна структурувати за модулями;

4) аби не порушити встановлену інваріантність структури теорії загальнофізичної освіти і процесу навчання, модульну організацію змісту загальної фізики як навчальної дисципліни впроваджено у межах кожного компонента - окремого розділу (блоку) дисципліни "Загальна фізика". Змістовий компонент модульної технології передбачає поділ програмного матеріалу виділенням основних понять із застосуванням методу графів для встановлення логічних зв'язків між ними. Модульне структурування навчального матеріалу здійснювалося з урахуванням принципу інтеграції фундаментальності та професійної спрямованості в межах кожного розділу (блоку) курсу загальної фізики, що знайшло відображення в розробленій програмі [6].

Навчальний матеріал поділявся на основі логічного структурування на окремі дидактичні одиниці, які подавалися в лінійній послідовності з метою створення в свідомості студентів єдиної фізичної картини світу. Поділ навчального матеріалу на модулі не повинен сприяти відокремленості модулів один від одного, їх кількість, назва і зміст формувалися на основі логіки науки, бесід з провідними лекторами та за допомогою експертних оцінок. Враховувалося те, що мала кількість модулів може призвести до руйнування системи, а велика - до подрібнення матеріалу і втрати цілісності курсу. Тому було обрано тримодульну систему вивчення кожного розділу (блоку) курсу загальної фізики.

Розкривши і пізнавши загальну картину на початку вивчення дисципліни, тобто структуру відповідних явищ і процесів, студенти глибоко і всебічно вивчали кожен структурний компонент (модуль) за схемою: його структуру, функції, ознаки чи властивості, способи і результати використання. При цьому співвідносився виучуваний компонент із системою, до складу якої він входив, узгоджувався з іншими компонентами, розкривалися зв'язки між ними і, отже, формувалася структура знань і компетенцій.

Організаційний компонент модульної технології навчання реалізовано на основі динамічної моделі дидактичної системи курсу загальної фізики. Встановлено, що способи, за якими студенти сприймали, засвоювали, запам'ятовували та відтворювали навчальний матеріал, розрізнялися (різні когнітивні стилі мислення). Індивідуалізація навчання забезпечувалася різними способами подання матеріалу: в аудіо, відео, текстовій, графічній та мультимедійній формах або іншими способами, які відповідали когнітивному стилю мислення студента. Усе це враховувалося під час формування змісту лекцій, практичних занять і лабораторних робіт, а орієнтувальну основу дій при цьому складали структурно-логічні схеми (структурні формули навчального матеріалу) кожного модуля.

Диференціація навчання реалізовувалася за темпом навчання, обсягом, глибиною засвоєння, урахуванням особливостей сприйняття і розуміння навчального матеріалу.

Інтегрований підхід до організації навчання загальної фізики дозволив збільшити кількість групових занять через зменшення кількості лекцій, завдяки забезпеченню студентів текстами для самостійного опрацювання з подальшим обговоренням під час таких нестандартних форм навчального процесу, як телеконференція, демонстраційне дослідження, ділова гра "Що? Де? Коли? "; захист рефератів, опорного конспекту, індивідуального проекту з курсу; автоматизований тестовий контроль, практичне заняття "Свято цікавих задач", комплексне лабораторне дослідження властивостей нового матеріалу, круглі столи з певних проблем сучасної фізики тощо. За цих умов на самостійну роботу витрачалося до 50 % навчального часу. Семінарські заняття проводилися в різних формах їх організації: дискусія, евристична бесіда, конференція (фіксовані доповіді, розраховані на 10 - 12 хв.), захист позиції, поглядів, думок із призначенням опонентів.

Контрольно-оцінювальний компонент модульної технології навчання реалізовувався безпосередньо під час лекцій (проблемні запитання), практичних занять (усне і тестове опитування, розв'язування задач, виведення формул), лабораторних занять (допуск до виконання роботи, оцінка якості проведених експериментальних досліджень, захист звіту про виконання роботи, індивідуального проекту з удосконалення методики дослідження). Практикувалося проведення заключних занять-семінарів, які розпочиналися автоматизованим тестовим опитуванням за тестовими завданнями, що охоплювали інваріантні блоки структури курсу загальної фізики (змістові модулі) і були орієнтовані на діагностику засвоєння елементів знань блоку. Практикувалися також співбесіди за результатами тестування, виконання контрольного демонстраційного і лабораторного дослідження, складання експериментальних задач, захист проектів тощо. Узагальнені результати педагогічного контролю відображав рейтинг кожного студента.

Якість знань та практична підготовка студентів із загальної фізики прямо залежали від якості навчального експерименту, його ергономічності. Цінність класичних експериментів у тому, що вони дають можливість спостерігати явища і процеси у реальному вимірі, виконувати вимірювання приладами, що потребують навичок користування ними, виконувати реальні маніпуляції. Удосконалення навчального фізичного експерименту здійснювалося комплексно. Пройшовши трансформування під впливом педагогічної практики, навчальний експеримент відтворився у цілісній системі дидактичних форм. Під системою навчального експерименту із загальної фізики слід розуміти сукупність взаємопов'язаних елементів навчального обладнання, методів і методичних прийомів, що відповідають домінанті дидактичної концепції пізнання фундаментальних закономірностей фізики. Таку систему була побудовано в процесі дослідження на основі інтеграції класичних і нових засобів навчання. З цією метою було проведено аналіз комп'ютерних систем навчання, основних взаємозв'язків інформаційних та освітніх технологій, а також механізмів упровадження цих нових дидактичних систем у режимі підтримки навчально-виховного процесу із загальної фізики, зокрема таких як: графіка і моделювання швидкоплинних процесів, опрацювання результатів вимірювань, діагностика знань, забезпечення елементів дистанційного навчання, мультимедійні посібники, тренінгові програми зі зворотним зв'язком, заняття з використанням мережі Іnternet та ін.

Використання розроблених засобів сучасних інформаційних технологій дозволило: донести до учнів і майбутніх учителів повніші і точніші відомості про використання матеріалу з фізики в техніці, на виробництві, у побуті; підвищити наочність навчання загальної фізики; глибше вивчати складні питання курсу.

Комп'ютерний доступ до теоретичного і практичного матеріалу із загальної фізики потребував зміни схеми навчання у формі спілкування викладач - студент, а також організації самостійної роботи. Студенти, користуючись методичними рекомендаціями і навчальними програмами, самостійно розраховували і складали електричні кола, розробляли й аналізували схеми, які реалізувалися під час виконання лабораторного практикуму, моделювали фізичні процеси і закономірності, що характеризували ці процеси. В авторських програмах враховано можливість спостереження стаціонарних і динамічних процесів, а також зміни режимів роботи установок залежно від змін фізичних параметрів досліджуваної системи. Передбачено спостереження неперервних і дискретних процесів, впливу зовнішніх чинників на фізичні закономірності і характеристики. За такої форми індивідуальної роботи реалізовувався принцип розвивального навчання, що дозволило інтенсифікувати навчально-виховний процес, поглибити його теоретичний рівень. На викладача при цьому покладалися консультаційні функції.

З урахуванням можливостей інформатизації загальнофізичної освіти та її впливу на методичну систему навчання загальної фізики на перший план виступали такі пріоритетні чинники: розвиток мотивації пошукової діяльності, мислення та розумових прийомів; посилення інтересу до навчальної дисципліни. В умовах раціонального поєднання різних організаційних форм навчання на основі ІКТ підвищилась активність студентів, посилилося унаочнення фізичних понять і процесів. Це привело до збільшення арсеналу засобів пізнавальної діяльності, опанування сучасними методами наукового пізнання, розширення завдань і дослідницьких робіт.

На удосконалення фахової підготовки майбутнього вчителя фізики націлена і запропонована модель навчально-дослідної діяльності під час вивчення студентами загальної фізики, яка базувалася на принципі поєднання навчально-дослідної та науково-дослідної роботи студентів і містила в собі: а) зміст навчально-дослідної роботи; б) різні форми організації навчально-дослідної роботи; в) методику організації і керівництва навчально-дослідною і науково-дослідною роботою студентів [46]. Початкова стадія науково-технічної творчості мала інваріантну основу (виконання лабораторних робіт і експериментальних задач науково-дослідного характеру та інші види навчально-дослідницьких завдань), що у подальшій роботі природно трансформувалося у варіативне відтворення концепції дослідника, творчу пошукову діяльність, створення проектів, методику підготовки та написання яких подано у роботах [3, 38].

Таким чином, головний задум інтенсифікації навчально-пізнавальної діяльності майбутніх учителів фізики полягав у поєднанні педагогічної теорії з практикою, з новими технологіями навчання. З метою реалізації цього положення у навчальному процесі активно використовувалися інформаційно-комунікаційні технології.

Розвиток та утвердження інноваційних технологій навчання пов'язані зі зміною акцентів у теорії і методиці навчання під впливом тривалих наукових і емпіричних пошуків, спрямованих на інтенсифікацію навчального процесу та подолання перешкод соціального, економічного, структурного, детермінантного характеру. Проведені дослідження нових моделей навчання підтвердили необхідність дуалістичних принципів у навчальному процесі, за якими діяльність викладача і студента однаковою мірою спрямовано на позитивний наперед спроектований результат. Інноваційні технології, підкріплені дидактичними дослідженнями, стали ефективним джерелом удосконалення навчального процесу.

У п'ятому розділі "Оцінка ефективності відкритої методичної системи навчання загальної фізики студентів педагогічних університетів" наведено опис організації, методики проведення, оцінки й аналізу результатів експериментальної роботи з проблеми дослідження. Подано основні результати експериментального навчання, на підставі яких зроблено висновки про недоліки в засвоєнні навчального матеріалу із загальної фізики за традиційними схемами навчання та головних чинників, що забезпечують надійне оволодіння фізичними знаннями й уміннями на рівні проектованих результатів усіма студентами завдяки застосуванню інноваційних технологій.

Основною метою педагогічного експерименту була оцінка ефективності та результативності системи методів, засобів і форм організації навчання з використанням інноваційних технологій на підставі сформульованих критеріїв, тобто перевірка гіпотези дослідження. Виконувалися такі завдання: створити необхідні засоби підтримки особистісно орієнтованої системи навчання загальної фізики; розробити критерії і засоби перевірки засвоєння знань, умінь і навичок студентами; розробити експериментальний матеріал для використання його в навчаючих програмах; провести кількісний та якісний аналіз результатів педагогічних експериментів; сформулювати рекомендації щодо застосування розробленої методичної системи в педагогічних університетах.

Під час проведення експериментальної роботи були використані такі методи: анкетування та бесіди; аналіз робочих програм із загальної фізики, індивідуальних планів викладачів та іншої документації кафедр; спостереження та аналіз методики навчання загальної фізики під час відвідування занять; лабораторний експеримент; експериментальне навчання; експертні оцінки. Для діагностики рівнів підготовки майбутніх учителів проводилося усне опитування, використовувалися контрольні роботи, тести, екзаменаційні білети, при складанні яких виділялися елементи знань, рівні їх засвоєння і добиралися завдання для перевірки стану сформованості компетенцій і переконань, що відповідають кваліфікації "бакалавра фізики, вчитель фізики середньої загальноосвітньої школи другого ступеня".

Експеримент носив порівнювальний характер. Під час проведення порівнювального експерименту виявлялася відмінність між показниками ефективності навчання студентів контрольних та експериментальних груп і оцінювалася значущість відмінності цих показників за допомогою критерію "ч ²". Перевірка статистичної гіпотези про невипадковість відмінностей у результатах відповідей на запитання виконувалася на рівні значущості б = 0,05.

Під час констатуючого експерименту обґрунтовано актуальність теми дослідження.

Завдання пошукового експерименту полягали у встановленні напрямів удосконалення структури і змісту курсу загальної фізики та створення методичної системи його навчання в умовах сучасної парадигми освіти. Досліджувались можливості впровадження технології цілеспрямованого формування знань та умінь студентів під час вивчення загальної фізики. В пошуковому режимі вивчалися питання, пов'язані з різними чинниками впливу освітнього середовища (цільова навчальна програма; тематичні тестові завдання; пошуково-творчі та ігрові елементи навчання; мотивація тощо) на прогнозовану результативність навчання фізики. Визначалися вимоги до змісту і структури курсу загальної фізики для майбутніх учителів фізики.

З метою визначення змісту професійно спрямованого матеріалу і його місця в курсі загальної фізики проводився аналіз змісту курсу фізики для шкіл і класів з різним рівнем вивчення фізики, курсу методики фізики.

Практичними підсумками цього етапу педагогічного експерименту були: проект програми і методичні вказівки із загальної фізики для студентів фізичних спеціальностей вищих педагогічних навчальних закладів; професійно спрямовані завдання до лекційних, практичних і лабораторних занять, курсових робіт, а також удосконалений лабораторний практикум і система демонстраційного експерименту [29, 37].

Одним з результатів цього етапу став висновок про необхідність побудови відкритої методичної системи навчання загальної фізики, яка б ґрунтувалась на широкому використанні інноваційних технологій навчання та інтеграції фундаментальності і професійної спрямованості курсу. На цій основі було сформульовано загальну гіпотезу, намічено програму дослідження, спрямованого на перевірку загальної і часткових гіпотез, визначено об'єкт, предмет, мету і завдання дослідження.

Для створення відповідної методичної системи необхідно було визначити її компоненти: цілі, завдання, зміст, організаційні форми, методи і засоби навчання. Це було зроблено на основі аналізу існуючих освітніх стандартів і кваліфікаційних характеристик учителя фізики, програм із загальної фізики і шкільного курсу, а також на підставі аналізу професійної діяльності вчителів фізики та викладачів фізичних дисциплін педагогічних університетів, вітчизняного та зарубіжного досвіду проектування, розробки та впровадження інноваційних технологій навчання загальної фізики. В результаті були визначені основні вимоги до підготовки вчителя фізики за критеріями організаторських, комунікативних, академічних, перцептивних, мовленнєвих, дидактичних здібностей та нахилів: до науково-педагогічної діяльності, творчості, загальнокультурний рівень, соціальна активність, самооцінка, професійна спрямованість. На основі вимог виділено зміст основних компонентів методичної системи навчання загальної фізики, а також способи та можливості їх формування.

На основі розробленої нами програми з курсу загальної фізики для педагогічних університетів впроваджувалося модульне й особистісно орієнтоване навчання з використанням нових та вдосконалених засобів навчання, які випробовувалися в лабораторних умовах. Випробування проводились за такими параметрами: наочність, зручність у користуванні, надійність у роботі, відповідність сучасним вимогам дидактики, технічної естетики, техніки безпеки.

Здійснено апробацію окремих методів і засобів активізації творчої самостійної роботи студентів з вивчення курсу: мультимедійних посібників для лекцій, практичних і лабораторних занять, які містили моделювання фізичних явищ, задач, тренажерів демонстрацій і лабораторних робіт; побудови математичних і графічних залежностей фізичних величин за результатами опрацювання даних експерименту за допомогою ЕОМ з подальшим відлагодженням програм; контрольно-навчальної програми з оцінювання похибок фізичних вимірювань тощо.

На основі самохронометражу студентами і контрольного хронометражу викладачами установлено раціональний обсяг дослідницьких завдань, досягнуто необхідного мінімуму затрат часу на всіх етапах їх виконання. У результаті експертної оцінки за охопленням елементами знань, відносною їх важливістю, необхідним рівнем засвоєння та параметрами засобів навчання дібрано ефективні демонстрації [2] та лабораторні роботи, а також виявлено та усунено недоліки установок з проведення електро- і теплофізичних, оптичних, ультразвукових досліджень, а також методик їх проведення.

На цьому етапі також здійснювався підсумковий контроль знань, умінь і навичок з матеріалу навчальних модулів за допомогою тестів, завдання яких були перевірені на складність на першому етапі експерименту. За даними кореляційного аналізу результатів тестування були отримані значення коефіцієнтів надійності тестів підсумкового контролю r _s 0, 8.

Щоб визначити коефіцієнт валідності, ряд значень рангів оцінок експертного опитування студентів, з одного боку, і кількості балів, одержаних ними під час тестування, з другого, корелювалися за методикою Спірмена. Здобуті значення коефіцієнтів рангової кореляції с 0,75 свідчили про достатню валідність тестів.

Таким чином, перевірка тестів на складність, надійність і валідність показала їх відповідність вимогам і можливість застосування для дослідження ефективності різних варіантів методичної системи навчання загальної фізики.

Навчально-виховний процес із загальної фізики здійснювався за традиційною методикою з використанням запропонованих вище елементів активізації пізнавальної діяльності студентів. Для перевірки гіпотези про відсутність відмінностей рівня знань студентів на першому і другому етапах експерименту застосовувався односторонній критерій Вілкоксона-Манна-Уітні. За результатами тестування для експериментальних вибірок виявилася правильною нерівність , що свідчить про вищий рівень результативності навчання студентів на другому етапі.

Під час проведення спостережень за навчальним процесом визначалося місце професійно спрямованого матеріалу. Для цього були розроблені робочі програми з кожного навчального модуля курсу, зміст лекцій і завдання до них, зміст практичних і лабораторних занять. У процесі експериментального навчання виявлялися ускладнення під час вивчення студентами запропонованого матеріалу і його доступності. Для цього використовувалися спостереження за роботою студентів, аналіз їхніх відповідей, бесіди з ними, анкетування, а також бесіди з викладачами, що проводили експеримент.

Як показали результати анкетування, студенти усвідомлено вивчали навчальний матеріал, якщо перед ними поставало запитання "Де ці фізичні явища і закони можуть бути використані в подальшій їхній професійній діяльності? " Це підтвердило припущення, що за цих умов студенти усвідомлюють необхідність знань із загальної фізики для вивчення інших фахових дисциплін, а також для їх професійної діяльності в майбутньому.

У результаті виконання завдань пошукового експерименту було підтверджено правильність ідей і положень, що лежать в основі методичної системи, сконструйованої на принципі поєднання фундаментальності і професійної спрямованості навчання загальної фізики, скориговано методику реалізації цих принципів у змісті, формах, методах і засобах навчання (зміст лекцій, індивідуальних завдань, задач, лабораторних і курсових робіт).

Практичним підсумком цього етапу педагогічного експерименту були:

постановка і проведення занять з використанням нових засобів навчання на основі інтеграції принципів фундаментальності та професійної спрямованості курсу.

організація науково-дослідної роботи на основі професійного спрямування її змісту;

методичні рекомендації з вивчення курсу загальної фізики для студентів фізичних спеціальностей вищих педагогічних навчальних закладів [29, 37].

Досягнутий результат первинного засвоєння навчального матеріалу за умови належних цільових настанов і технологічних упроваджень (алгоритмічного, евристичного та креативного підходів у формуванні фізичного знання; елементів дидактичної гри) зумовив забезпечення якості знань студентів із загальної фізики.

На третьому етапі проведено формуючий експеримент, під час якого перевірялася гіпотеза дослідження і концепція навчання, заснована на принципі єдності фундаментальності і професійної спрямованості навчання загальної фізики. На цьому етапі сформувався остаточний варіант концепції дослідження, який реалізовано у монографії [1] та навчально-методичних посібниках [2 - 6].

Формуючий експеримент проводився з метою вивчення можливостей використання, переваг та недоліків створеного навчально-методичного комплексу в умовах експериментального навчання та апробації розробленої методичної системи навчання в умовах вищих педагогічних навчальних закладів. На основі співпраці з викладачами фізики педагогічних університетів та інших навчальних закладів, на базі яких проводився педагогічний експеримент, опубліковано ряд праць [2, 29, 30, 33, 34, 37, 47].

Знову проводилася діагностика знань за допомогою тестів підсумкового контролю, які перевірялися на складність завдань, надійність і валідність на першому та другому етапах. Мета тестування: порівняння результатів контролю в експериментальних групах на другому і третьому етапах. Порівнянням підтверджено правильність нерівності , що свідчить про вищий рівень засвоєння навчального матеріалу кожного з модулів курсу студентами експериментальних груп третього етапу експерименту порівняно зі студентами груп першого і другого етапів.

Результативність пропонованої методичної cистеми навчання загальної фізики було оцінено за такими основними критеріями:

1) знанням теоретичного матеріалу;

2) умінням розв'язувати задачі;

3) володінням експериментальними методами досліджень;

4) умінням користуватися лабораторним обладнанням і складати схеми;

5) умінням аналізувати експериментальні результати та оформляти звіт про виконану лабораторну роботу;

6) застосуванням набутих знань в стандартних умовах;

7) компетенціями. На основі цих критеріїв здійснювалася оцінка засвоєння основних видів навчальної діяльності з курсу загальної фізики студентами контрольних і експериментальних груп за такими рівнями: 1 - розпізнавання, 2 - репродукції, 3 - знань та умінь, 4 - пошуковий. У результаті експерименту найвищого четвертого рівня досягли 27 % студентів експериментальних груп і 15 % - контрольних, з них 80 % студентів з найвищим рівнем засвоєння основних видів навчальної діяльності - це студенти, які навчались у школах і класах з поглибленим вивченням фізики, а також активісти студентської науково-дослідної роботи; достатнього (третього) 36 % і 25 %; середнього (другого) - 25 % і 38 %; недостатнього (першого) відповідно 12 % і 22 %.

Усереднені показники якості навчання студентів фізичних спеціальностей педагогічних університетів здобуті з достатньою вірогідністю. Генеральна вибіркова кількість склала 1200 студентів. У нашому дослідженні вибірки є випадковими й незалежними, з однаковим розподілом студентів за успішністю навчання на початок експерименту. Середнє квадратичне відхилення в експериментальних та контрольних групах майже однакове. Це стосується й інших коефіцієнтів-поправок. Зокрема, медіани як кількісні ознаки ефективності дидактичних засобів у випадку нерівномірності шкали оцінок становили: М _Е = 4,1; М _К = 3,3, що вказує на вищий рівень знань студентів експериментальних груп. Довірчі інтервали мали межі 4,10 ± 0,11 та 3,3 ± 0,16.

Порівняльний аналіз результатів вивчення загальної фізики дозволяє зробити висновок про ефективність розробленої нами відкритої методичної системи. Зокрема, середній рівень знань студентів експериментальних груп підвищився і становив 4, 7 бала. Вони самі керували своєю діяльністю, визначаючи необхідні засоби досягнення певного рейтингу. Внаслідок цього значно зріс усереднений коефіцієнт мотивації і зацікавленості загальною фізикою.

Рис. 2. Усереднені показники рівнів засвоєння студентами основних видів навчальної діяльності із загальної фізики

Апробація та впровадження у вищезазначених педагогічних університетах України пропонованої методичної системи навчання загальної фізики підтвердили її ефективність за приростом таких параметрів, як середній бал успішності із загальної фізики, залишковий коефіцієнт знань, коефіцієнт міцності знань, коефіцієнт мотивації і зацікавленості. Можна зробити висновок не тільки про кількісні відмінності рівня засвоєння навчального матеріалу курсу загальної фізики у ході експерименту, а й про підготовку фахівців (бакалаврів) з вищим рівнем сформованості компетенцій серед студентів експериментальних груп.

Проведений на різних етапах дослідження хронометраж підтвердив, що така ефективність пропонованої методичної системи забезпечувалася в межах часу, відведеного навчальним планом. У ході експериментального навчання діяльність студентів полегшувалася за рахунок поліпшення організації теоретичного й експериментального матеріалу курсу, підвищення його доступності, посилення мотивів навчання, набуття студентами вміння навчатися, сумірності завдань можливостям студента, додержання принципів дидактики. За даними анкетування учасників педагогічного експерименту ця дидактична система викликала зацікавленість навчальним матеріалом близько 95 % студентів, підвищувала мотивацію їхньої пізнавальної діяльності та самовдосконалення, професійну спрямованість курсу загальної фізики. Виробилися такі властивості особистості, як самостійність і наполегливість, витримка, охайність. Зросла кількість студентів експериментальних груп, які стали переможцями різного рівня олімпіад з фізики, конкурсів "Студент року", аспірантами кафедр фізики і захистили кандидатські дисертації.

Результати експериментального навчання і відстроченої перевірки якості підготовки студентів із загальної фізики підтвердили ефективність запропонованої методичної системи навчання загальної фізики. Побудована на принципі інтеграції фундаментальності і професійної спрямованості підготовки із загальної фізики дидактична система забезпечує досягнення кожним майбутнім учителем фізики максимальних результатів на рівні його можливостей без зростання затрат часу учасників навчального процесу.

На третьому етапі педагогічного експерименту також проводилося експертне оцінювання розробленої системи фахівцями в галузі загальної фізики і методики навчання фізики. Дані експертизи оброблялися за методом "оцінки відносної значущості" кожної окремо взятої вимоги до методики (дидактична відповідність, інформаційно-змістова, методично-експериментальне забезпечення, інноваційність технології) за 100 - бальною шкалою. Середні значення оцінок системи за коефіцієнта конкордації W = 0, 56 і середнього коефіцієнта компетентності експертів К _к = 0,85 такі: перша вимога - 88 балів, друга вимога - 85, третя - 82, четверта - 88.

Отже, експертне оцінювання розробленої методичної системи вказує на її відповідність сучасним вимогам, а відтак, підтверджує доцільність використання вироблених у процесі наукового дослідження форм, методів і засобів як чинника підвищення пізнавальної активності майбутніх учителів фізики та рівня сформованості компетенцій.

Проведені дослідження ефективності пропонованої методичної системи навчання загальної фізики показали її перевагу над традиційною системою навчання як на рівні обов'язкових результатів навчання, так і на пошуковому рівні навчання. Доведено, що запропоновані теоретичні і методичні засади навчання загальної фізики студентів педагогічних університетів сприяють усвідомленому вивченню й успішному застосуванню здобутих знань в подальшій професійній діяльності. Таким чином, підвищення рівня фахової підготовки, підтверджене результатами експерименту, дозволяє зробити висновок про правильність загальної і часткових гіпотез дослідження.

Висновки

У дисертаційній роботі здійснено теоретичне узагальнення і показано практичне розв'язання проблеми розвитку методики навчання загальної фізики в системі фахової підготовки вчителя в умовах сучасної парадигми освіти. Необхідність і своєчасність такого дослідження зумовлені пріоритетним положенням загальної фізики у сучасних умовах розвитку інноваційних технологій, у розв'язанні проблем фундаментальної фахової і методичної підготовки вчителів фізики до виконання ними нових навчально-виховних функцій і завдань. Сучасний етап розвитку вищої педагогічної освіти потребує якісних змін у підході до визначення цілей і завдань, змісту, форм, методів і засобів навчально-пізнавальної діяльності студентів із загальної фізики.

За результатами проведених досліджень тенденцій розвитку фізичної освіти у вищих педагогічних навчальних закладах встановлено, що існуючі системи навчання загальної фізики не повною мірою забезпечують належну репрезентацію цієї важливої галузі природничих знань у нових конкурентоспроможних виробничих технологіях, а також її теоретичної і методичної ролі у формуванні фізико-технічних знань студентів для подальшого їх використання в діяльності вчителя.

Інтеграційні процеси освіти пов'язані з комплексом суперечностей і потребою їх раціонального розв'язання. Не задовольняє достатньою мірою вимоги соціального замовлення суспільства система фахової підготовки майбутніх учителів фізики. Тому нагальною є потреба в її удосконаленні в умовах ступеневої освіти з урахуванням специфіки і різноплановості вимог до діяльності вчителя профільної школи, тенденцій розвитку фізичної науки та інформаційно-комунікаційних технологій.

Особливий інтерес в аспекті нашого дослідження становило з'ясування ролі, змісту і місця особливостей фахової підготовки майбутнього вчителя фізики в умовах розвитку освіти на сучасному етапі. Виявилось, що в умовах особистісно орієнтованого навчання у його зміст, крім предметних знань, що задаються освітніми стандартами, навчальними програмами, необхідно включати й емоційно-ціннісні, особистісні компоненти та функції. В процесі фахової підготовки має виконуватися двоєдине завдання: реалізовуватися особистісно орієнтований підхід до навчання загальної фізики майбутнього вчителя і забезпечуватися його готовність до здійснення особистісного підходу у навчанні школярів.

Дослідження різних підходів до навчання загальної фізики у педагогічних університетах, виокремлення її як фундаментальної навчальної дисципліни в системі фахової підготовки вчителя, аналіз існуючих посібників і програм зумовили розробку авторської динамічної моделі вивчення курсу. Ця модель розроблялася з дотриманням освітніх стандартів; урахуванням психолого-педагогічних основ навчання студентів загальної фізики; визначенням інваріантної і варіативної складових змісту з професійним спрямуванням навчання; поглибленням теоретичних знань курсу; поєднанням теорії, сучасних технологій навчання і навчального експерименту; створенням умов для розвитку науково-технічної творчості. Ефективне навчання загальної фізики майбутніх учителів фізики має реалізовуватися в процесі поглиблення міжпредметних зв'язків зі шкільним курсом фізики, теоретичною фізикою, математикою, радіоелектронікою, інформатикою та іншими дисциплінами. Схематична інтеграція з урахуванням системно-діяльнісного підходу, що реалізована в динамічній моделі навчально-виховного процесу із загальної фізики, дозволила всебічно і глибоко проникнути в його сутність, оцінити основні компоненти та окреслити перспективні напрями розвитку.

Узагальнюючи результати проведеного дисертаційного дослідження, маємо підстави сформулювати загальні висновки, які стверджують основні положення розробленої наукової концепції:

1. Розроблені нові теоретичні засади фахової підготовки майбутніх учителів в процесі навчання загальної фізики на основі діяльнісної моделі вчителя стали основою побудови дидактичної системи, орієнтованої на суб'єкт-суб'єктний характер педагогічної взаємодії. При цьому згідно із запропонованим нами інтегрованим підходом до процесу навчання, зміст якого полягає у моделюванні і наступній реалізації майбутньої професійної діяльності вчителя фізики, передбачається узгодженість між різними формами навчально-пізнавальної діяльності майбутніх учителів фізики: лекціями, практичними заняттями, самостійною роботою, роботою у студентських наукових гуртках і проблемних групах, участю в олімпіадах з фізики, конференціях, у виконанні госпдоговірної тематики та ін.

2. Нами визначено конструктивні цілі навчання загальної фізики, які відповідають загальним цілям фахової підготовки вчителя фізики і розвитку методичної системи навчання загальної фізики у педагогічних університетах під впливом соціального, освітнього і технологічного чинників як відкритої системи взаємозалежних компонентів: цілей, змісту, організаційних форм, методів і засобів навчання. При цьому розроблено модульну програму курсу загальної фізики з метою удосконалення його структури і змісту; розроблено й апробовано методику навчання усіх розділів (блоків) цього курсу, яка орієнтована на підготовку вчителя фізики для різних типів навчальних закладів; використано інноваційні технології навчання, а саме: модульну, комп'ютерну, дослідницькі, ігрові, дискусійні, міжпредметні. Посиленої уваги потребує вивчення традиційно складних питань як шкільного курсу фізики, так і загального, а саме: рухи тіл під дією сили тяжіння, елементи статики, елементи молекулярної статистики, спеціальна теорія відносності, властивості напівпровідників і їх застосування, властивості магнітного та електричного полів, голографія, елементи квантової фізики та ін.

3. Розроблена і впроваджена модульна система організації навчально-пізнавальної діяльності майбутніх учителів фізики сприяє використанню інформаційно-комунікаційних технологій, елементів дистанційних форм навчання із врахуванням рівня інтелектуальної активності студентів; створенню засобів діагностики рівня засвоєння знань і набуття компетенцій на різних етапах навчання з використанням тестових завдань та варіативної компоненти модульно-рейтингового контролю, що забезпечує об'єктивізацію педагогічного контролю і посилення його стимулюючої ролі за рахунок всеохоплюючої кумулятивної оцінки всіх форм навчальної діяльності студентів. Такий підхід допомагає усуненню суперечностей між формально-логічним вивчення курсу загальної фізики та творчою діяльністю вчителя фізики; між обсягом знань та часом на оволодіння ними за рахунок комплексного використання всіх засобів подання навчального матеріалу; між переважно колективним характером навчальної діяльності та індивідуальним характером майбутньої професійної діяльності вчителя фізики. Така технологія навчання має бути впроваджена для всіх дисциплін у системі професійної підготовки вчителя фізики з метою усунення неконтрольованого перерозподілу навчального часу.

4. На основі аналізу психолого-педагогічних умов, у яких здійснювалося вивчення загальної фізики, дано оцінку рівню підготовленості випускників шкіл до навчання у вищих педагогічних навчальних закладах і рекомендації щодо скорочення адаптаційного періоду через упровадження "вирівнювального" курсу фізики, що в інтегрованому вигляді відображає головні змістові лінії шкільного курсу, та залучення студентів молодших курсів до активної участі в навчально-дослідній і науково-дослідній діяльності з фізики з метою розвитку творчих здібностей і готовності до проведення такої роботи у загальноосвітньому навчальному закладі.

5. Запропоновано розглядати підготовку майбутніх учителів із загальної фізики у структурно-організаційному аспекті як динамічний процес реалізації взаємопов'язаних і взаємозумовлених фундаментальної та професійної складових, які забезпечують прогнозовану якість формування професійно значущих властивостей особистості. Тому автором вперше запропоновано й обґрунтовано новий методичний принцип інтеграції фундаментальності та професійної спрямованості в підготовці майбутніх учителів із загальної фізики, реалізація якого сприяє формуванню в кожному фрагменті навчання елементів компетенцій студентів, тобто навчальна діяльність набуває ознак майбутньої професійної діяльності. Основою цього процесу є виконання системи адаптованих до навчального процесу професійно спрямованих завдань таких видів: репродуктивного характеру з використанням орієнтувальної основи дій різного типу, з аналізом конкретних педагогічних ситуацій, з моделювання педагогічних процесів, з виконання навчальних проектів (індивідуальних, в малих групах, колективних).

6. На основі аналізу змісту курсу, вибору необхідних рівнів його засвоєння майбутніми вчителями та психолого-педагогічних умов для цього розроблена структурна схема курсу загальної фізики як навчального предмета, визначені функції навчання загальної фізики у навчально-методичній, науковій і виховній роботі, що дає змогу виконати головне завдання навчання цього предмета - формування в студентів фізичної картини світу, яка зазнає еволюції і складає основу наукової картини світу.

На основі сформульованих визначальних чинників інваріантної та варіативної побудови курсу "Загальна фізика", зокрема логічно-понятійного структурування і забезпечення фахової спрямованості навчання студентів фізичних спеціальностей педагогічних університетів може ефективно функціонувати неперервно-послідовна система вивчення навчального цього навчального предмета за блоково-модульним принципом.

7. Побудована відкрита методична система забезпечує функціонування всіх складових навчально-виховного процесу із загальної фізики на єдиній платформі та допускає оновлення і наповнення її новим змістом; дозволяє активізувати процес навчання загальної фізики в умовах орієнтації на індивідуальний розвиток особистості, створює умови для більш ефективного опанування системою знань і вмінь, розвиває творчу спрямованість майбутнього вчителя, сприяє формуванню відповідних професійних і особистісних якостей. В рамках запропонованої методичної системи обґрунтовано можливості формування наукового світогляду і якостей особистості вчителя фізики з метою забезпечення його готовності до реалізації особистісно орієнтованого навчання і впровадження ідей гуманітаризації та гуманізації в навчально-виховний процес. Урахування цих чинників дозволило по-іншому бачити роль викладача і студентів у дидактичній системі "навчально-виховний процес із загальної фізики" і будувати її на суб'єкт-суб'єктній основі. Орієнтація на особистість студента врахування його мотивів, інтересів, бажань, намірів, потреб, стилю пізнавальної діяльності сприяють гнучкому моделюванню навчального процесу.

Ефективність запропонованої методичної системи навчання загальної фізики майбутніх учителів фізики підтверджено результатами констатуючого, пошукового і формуючого педагогічного експерименту.