Размещено на http://www.allbest.ru

НАЦІОНАЛЬНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені М.П. ДРАГОМАНОВА

ЗАБОЛОТНИЙ Володимир Федорович

УДК 378.637.016:53:004.032.6(043.3)

ДИДАКТИЧНІ ЗАСАДИ ЗАСТОСУВАННЯ МУЛЬТИМЕДІА У ФОРМУВАННІ МЕТОДИЧНОЇ КОМПЕТЕНТНОСТІ МАЙБУТНІХ УЧИТЕЛІВ ФІЗИКИ

13.00.02 теорія та методика навчання (фізика)

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора педагогічних наук

Київ-2010

Дисертацією є рукопис

Робота виконана 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 та прикладної фізики

Офіційні опоненти:

доктор педагогічних наук, професор,

Атаманчук Петро Сергійович

Кам'янець-Подільський університет імені Івана Огієнка, завідувач кафедри методики фізики і дисциплін технологічної освіти

доктор технічних наук, професор, член-кореспондент АПН України,

Биков Валерій Юхимович

Інститут інформаційних технологій і засобів навчання АПН України, директор

доктор педагогічних наук, професор,

Іваницький Олександр Іванович

Запорізький національний університет, завідувач кафедри фізики та методики її викладання

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

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Є.В.Коршак

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИCТИКА РОБОТИ

Актуальність дослідження. Приєднання України до Болонського процесу означає перехід національних освітніх систем до єдиних критеріїв і стандартів при одночасному збереженні традицій і досягнень української вищої школи. Національна доктрина розвитку освіти в Україні ставить завдання зі створення умов для особистісного розвитку і творчої самореалізації кожного громадянина.

Розвиток суспільства, динамізм життя, складність проблем, які постали перед суспільством призвели до необхідності зміни парадигми освіти. Спрямування сучасної освіти в русло суб'єктно-діалогової парадигми як методологічної основи технологій навчання учнів загальноосвітніх навчальних закладів вимагає виділити формування методичної компетентності майбутніх учителів фізики в ряд пріоритетних напрямків їх фахової підготовки.

Компетентнісний підхід задає принципово нову спрямованість процесу вивчення методики навчання фізики у вищих педагогічних навчальних закладах. Провідним напрямком стає побудова фахової підготовки не лише як академічної, орієнтованої на передачу нових знань, а й контекстної, під час якої студента навчають відшуковувати ці знання і застосовувати їх в ситуаціях близьких до реальних практичних ситуацій.

Важливу роль у компетентнісній підготовці майбутнього вчителя фізики відіграє комплексне використання сучасних дидактичних засобів навчання, зокрема мультимедіа, у поєднанні з традиційними методиками. При цьому ефективність розвитку мислення та формування мотивації до навчально-пізнавальної діяльності мають спрямування під час навчання фізики за принципом «від загального до конкретного», а використання засобів наочності згідно з принципом «від абстрактного до конкретного». Якщо загальні теоретичні питання компетентнісного підходу грунтовно розроблені в працях В. У. Байденко, С. У. Гончаренка, В. Р. Ільченко, О. І. Ляшенка, Є. В. Коршака, О. В. Овчарук, О. Я. Савченко, А. В. Хуторського та ін., то реалізація його у підготовці майбутнього вчителя фізики перебуває в стадії становлення. Впровадження у навчальний процес інтерактивних методів навчання потребує розробки методики використання інноваційних технологій для підготовки висококваліфікованого фахівця.

Аналіз науково-педагогічної та методичної літератури засвідчує те, що існує проблема в питаннях фахової підготовки вчителя фізики у рамках компетентнісного підходу, що пов'язана з необхідністю вдосконалення змісту, форм і методів навчання на засадах застосування сучасних дидактичних засобів.

Одним із важливих завдань сьогодення, що постає перед учителем, є вимога уміння ефективного використанням мультимедійних технологій у своїй фаховій діяльності. Таке застосування має бути активним, тобто під час професійної діяльності вчитель фізики не лише репродукує відомі розробки, а й виступає як активний учасник створення нових або модернізації раніше використовуваних дидактичних засобів.

Дидактична значущість процесів мультимедіа-візуалізації проявляється перш за все у реалізації принципу наочності на якісно новому рівні. Зокрема, створення дидактичної комп'ютерної моделі на базі реального фізичного експерименту дає можливість створити більш прогресивне відтворююче середовище, в якому саме відображення навчального об'єкта, його наочне інтерактивне моделювання, графічне представлення, гіперархітектура забезпечують повною мірою як глибину висвітлення фізичного явища (процесу), так і врахування особистісно-орієнтованого розвиваючого характеру навчання. Мультимедіа властива більша інформаційна щільність, поєднання понятійного і наочного, що органічно залучає до процесу пізнання одночасно вербальне і образне мислення.

Підготовка вчителя фізики у педагогічних університетах була предметом наукових досліджень П. С. Атаманчука, О. І. Бугайова, Г. Ф. Бушка, В П. Вовкотруба, С. У. Гончаренка, О. І. Іваницького, Є. В. Коршака, О. І. Ляшенка, В. В. Мендерецького, В. І. Нечета, Ю. М. Орищина, О. В. Сергєєва, В. П. Сергієнка, М. І. Шута.

Поліаспектність підготовки вчителя фізики до практичної діяльності відображено у наукових працях П. С. Атаманчука, Б. Є. Будного, С. П. Величка, А. В. Касперського, М. Т. Мартинюка, А. І. Павленка, М. І. Садового, В. Д. Сиротюка, Б. А. Суся, М. І. Шута (предметна підготовка); В. Ю. Бикова, Ю. О. Жука, О. І. Іваницького, В. Г. Петрук, Ю. А. Пасічника (інформаційна компетентність та технології навчання); Н. С. Пуришевої, В. О. Ільїна, П. І. Самойленка (використання мультимедіа-візуалізації презентаційного характеру, організація мультимедійних лекцій).

Сьогодні актуальною є проблема підготовки майбутнього вчителя фізики до застосування мультимедіа з метою формування особистості, здатної до засвоєння знань за власною навчальною траєкторією, що вміє відшуковувати і відфільтровувати наукову інформацію від псевдонаукової, застосовувати набуті знання, уміння та навички у власній практичній діяльності. Застосування мультимедіа під час навчання фізики має суттєво вплинути на підвищення рівня розвитку образного мислення і водночас призведе до зміни співвідношення між ним і понятійним мисленням. Важливо, що під час таких змін не передбачається пониження значущості вербально-логічного рівня наукового пізнання. При цьому, методи візуалізації інформації сприятимуть гармонічному розвитку когнітивних здібностей особистості студента. Отже, компетентнісний підхід пропонується як альтернатива накопичення обсягу абстрактно-теоретичних знань.

Аналіз наукових досліджень та публікацій з досліджуваної теми, досвіду роботи у педагогічному університеті надав можливість виявити, що в системі підготовки вчителя фізики існують окремі протиріччя, зокрема:

- між існуючою уніфікованою системою підготовки майбутнього вчителя фізики й індивідуально-творчим характером його діяльності;

- між процесом упровадження мультимедійних технологій і методів навчання та необхідністю збереження традиційних методик організації навчальної діяльності;

- між рівнем розробки наукових знань про ефективні методи, прийоми та способи організації навчального процесу і практичною готовністю до використання мультимедійних дидактичних засобів;

- між необхідністю кардинального переходу від ілюстративно-пояснювального методу до діяльнісного функціонально-цільового, розрахованого на розвиток пізнавального інтересу і творчого потенціалу майбутнього вчителя фізики;

Вказані вище окремі протиріччя надали можливість, певною мірою, сформулювати проблему дослідження, а саме: з урахуванням яких дидактичних засад слід організовувати навчальний процес підготовки майбутнього вчителя фізики, щоб забезпечити цілеспрямовану методичну компетентнісну підготовку у відповідності до вимог сучасної системи освіти.

На думку автора, в даний час практично відсутня цілісна методична система підготовки майбутнього вчителя фізики, що інтегрує знання і уміння, які необхідно сформувати під час вивчення навчальних дисциплін, представлених у державному освітньому стандарті. Із врахуванням сказаного вище, актуальність теми дисертаційного дослідження, зокрема, визначається:

- потребою обґрунтування і розробки дидактичних основ та технологічних аспектів системного підходу до застосування мультимедійних засобів та методів навчання для формування методичної компетентності майбутнього учителя фізики;

- соціальним замовленням на підготовку вчителя фізики, здатного до активного розв'язання задач фізичної освіти у світлі сучасних вимог інформаційного суспільства;

- необхідністю подолання перелічених вище протиріч під час предметної підготовки і формування методичної компетентності майбутнього учителя фізики.

Актуальність проблеми, важливість розв'язання питання системної підготовки майбутнього вчителя фізики до практичної діяльності в умовах сучасної парадигми і модернізації освітнього простору, необхідність подолання низки існуючих протиріч зумовили вибір теми дослідження «Дидактичні засади застосування мультимедіа у формуванні методичної компетентності майбутніх учителів фізики».

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційне дослідження виконане у відповідності з Національною доктриною розвитку освіти в Україні, відповідно до завдань державної програми «Вчитель», тематичного плану наукових досліджень Вінницького державного педагогічного університету імені Михайла Коцюбинського «Сучасні інформаційні технології у шкільному курсі фізики та методики її вивчення», схваленої Вченою радою Вінницького державного педагогічного університету імені Михайла Коцюбинського (протокол № 6 від 26 січня 2005 року), тематичного плану науково-дослідницьких робіт НПУ імені М.П.Драгоманова «Зміст, форми та методика професійної підготовки майбутніх учителів» (протокол №5 від 22 грудня 2006 р.). Нами обгрунтовано теоретико-методичні засади застосування мультимедійних засобів та методів навчання під час підготовки майбутнього вчителя фізики у педагогічному університеті, розроблено систему мультимедійних додатків до курсів методики навчання фізики, загальної та теоретичної фізики.

Тема дисертації затверджена Вченою радою НПУ імені М.П.Драгоманова (протокол № 5 від 29.11.2007 р.) та узгоджена у Міжвідомчій раді з координації наукових досліджень педагогічних та психологічних наук в Україні (протокол № 9 від 25.11.2008 р.).

Мета дослідження - теоретично обґрунтувати та запропонувати дидактичні засади формування методичної компетентності майбутнього учителя фізики на основі застосування мультимедійних засобів та методів навчання. фізика вчитель компетентність мультимедійний

Об'єкт дослідження - процес підготовки майбутнього учителя фізики в педагогічному університеті під час навчання фахових дисциплін.

Предмет дослідження - дидактичні основи формування методичної компетентності майбутнього вчителя фізики в умовах використання мультимедійних засобів та методів навчання.

Гіпотеза дослідження полягає в тому, що впровадження системи формування методичної компетентності майбутнього вчителя фізики на засадах застосування мультимедійних засобів та методів навчання буде ефективною у разі, якщо:

- навчальний процес організовується на основі компетентнісного підходу до системного застосування мультимедіа під час вивчення фундаментальних дисциплін - курсів загальної і теоретичної фізики та методики навчання фізики;

- будуть розроблені начально-методичні посібники з мультимедійними додатками для вивчення курсів фізики, методики навчання фізики та організації самостійної роботи студентів;

- створені дидактичні мультимедійні засоби базуватимуться на методично обгрунтованих принципах і в своїй основі відповідатимуть цільовому призначенню та змісту фізичної освіти;

- дидактичні мультимедійні засоби будуть використовуватись систематично під час всіх форм і компонентів навчально-виховного процесу у відповідності до логіки і методології фізичної освіти.

З урахуванням мети, об'єкта і предмета дослідження визначено його основні завдання:

§ вивчити стан проблеми та виявити особливості фахової підготовки вчителя фізики в педагогічному університеті; провести сутнісний аналіз понять «компетенція» і «компетентність» як педагогічних категорій; проаналізувати науково-методичну літературу з проблеми використання мультимедіа під час навчання фізики;

§ запропонувати проект навчального середовища, у якому застосовуються мультимедійні засоби для забезпечення фахових знань курсів загальної і теоретичної фізики та методики навчання фізики;

§ запропонувати принципи проектування електронних навчально-методичних комплексів та реалізувати їх на прикладі окремих розділів загальної та теоретичної фізики з метою забезпечення знань фундаментальних дисциплін;

§ теоретично обґрунтувати і розробити методику організації та вивчення узагальнених питань шкільного курсу фізики як пропедевтичного етапу формування методичної компетенції майбутнього учителя фізики;

§ розробити та теоретично обґрунтувати модель дидактичної системи послідовного неперервного формування методичної компетентності майбутніх учителів фізики, яка базується на застосуванні мультимедійних засобів та методів навчання;

§ провести експериментальну перевірку розроблених методик використання мультимедійних засобів і методів навчання під час фахової та методичної підготовки студентів у педагогічному університеті.

Теоретичну основу дослідження становлять положення та висновки, що стосуються:

- теоретико-методологічних аспектів філософії формування нового покоління фахівців (В. П. Андрущенко, В. Ю. Биков, Я. Я. Болюбаш, І. О. Вакарчук, І. А. Зязюн, В. Г. Кремень, М. І. Михальченко, М. І. Шут);

- теорії управління пізнавальною діяльністю (П. С. Атаманчук, П. Я. Гальперін, В. І. Лозова, М. М. Скаткін, Н. Ф. Тализіна);

- теорії компетентнісно-орієнтованого підходу до навчання (Е.Ф. Зеєр, І. А. Зимня, І. А. Зязюн, Н. В. Кузьміна, А. К. Маркова, Л. М. Мітіна, С. А. Раков, М. С.Розов, О. Я.Савченко, В. Д.Сиротюк);

- теоретичних основ впровадження педагогічних технологій у вищій школі (В. П. Андрущенко, Р.С.Гуревич, І.А. Зязюн, О.І. Іваницький, А.В.Касперський, М. І. Лазарєв, М. Т. Мартинюк, Н. Г. Ничкало, О. С. Падалка, І. П. Підласий, С. А. Сисоєва, З. І. Слєпкань, Б. А.Сусь, О. В. Сухомлинська, М. І. Шкіль);

- досліджень психологів щодо діяльнісного підходу до процесу засвоєння знань та розвитку особистості (Б. Г. Ананьєв, Л. С. Виготський, О. М. Леонтьєв, С. Д. Максименко, С. Л. Рубінштейн);

- принципів використання інформаційно-комунікаційних технологій у навчальному процесі (В. Ю. Биков, А. М. Гуржій, М. І. Жалдак, А. П. Кудін, О. І. Машбиць, Н. В. Морзе, С.А. Раков, Ю. С. Рамський, Ю. А. Пасічник, В. І. Сумський);

- обгрунтування принципів відбору і конструювання навчального матеріалу (О. І. Бугайов, С. У. Гончаренко, В. Р. Ільченко, С. Ю. Каменецький, О. І. Ляшенко, В. В. Мултановський, А. А. Пінський, В. Г. Разумовський, М. Й. Розенберг, В. П. Сергієнко, А. В. Усова).

Методологією дослідження є положення теорії пізнання, її основні методологічні принципи, методологічні підходи - структурно-функціональний, системний, прогностичний, діяльнісний; принципи цілісного дослідження дидактичних процесів та комплексного використання методів дослідження; взаємозв'язок навчання і розвитку, врахування вікових та індивідуальних особливостей у навчанні; орієнтація фахової підготовки студентів на майбутню професійну діяльність, основних положеннях системного підходу як методологічного способу пізнання педагогічних фактів, явищ і процесів побудови навчальних дисциплін.

В основу дослідження покладено провідні положення Національної доктрини розвитку освіти України в ХХІ ст., Державної програми «Вчитель», Закону «Про освіту», «Про вищу освіту», концепції базової фундаментальної освіти в Україні та її інтеграції в світову систему освіти, документів МОН України щодо Болонського процесу.

Наукова новизна дослідження полягає в тому, що:

1. Вперше з позицій інформаційних технологій навчання розроблено, запропоновано, теоретично обґрунтовано і впроваджено системний підхід до застосування мультимедійних засобів та методів навчання для проектування навчального освітнього середовища з методики навчання фізики та формування методичної компетентності майбутнього учителя фізики у педагогічних університетах.

2. Конкретизовано, що навчальне середовище формується з:

- пропедевтичного етапу - етапу теоретичних узагальнень шкільного курсу фізики;

- етапу формування предметних понять в курсі загальної фізики з використанням посібника з мультимедіа-додатками;

- етапу реалізації когнітивних здібностей в процесі самостійної роботи під час вивчення теоретичної фізики на основі використання мультимедіа;

- етапу формування методичної компетентності на засадах використання мультимедійних засобів та методів навчання.

3. Уточнено зміст дефініцій «компетенція», «компетентність» і «методична компетентність» учителя фізики.

4. Запропоновано методичну систему модульного вивчення дисципліни «Методика навчання фізики» з використанням мультимедійних засобів та методів навчання для формування методичної компетентності майбутніх учителів фізики. Її структура містить:

- модуль формування знань:

а) комплексний міжпредметний підхід до вивчення загальних питань методики навчання фізики;

б) методика навчання формуванню основних фізичних понять курсу фізики основної школи;

в) реалізація рівневого підходу до вивчення фізики в старшій школі.

- модуль практичних умінь: навчання студентів конструюванню уроків з фізики;

- модуль контролю та корекції знань, що містить тестові завдання з методики навчання фізики.

- модуль організації форм позакласної роботи, який включає матеріали для використання елементів дистанційного навчання та ігрових технологій під час навчання фізики.

Для розв'язання поставлених завдань, досягнення мети, перевірки гіпотези використано комплекс методів дослідження, зокрема:

теоретичні (аналіз, синтез, порівняння, моделювання, систематизація, узагальнення): теоретичний аналіз наукової літератури за темою дослідження з метою відбору й осмислення фактичного матеріалу; аналіз концепцій, теорій і методик, що мав на меті виявлення шляхів розв'язання досліджуваної проблеми максимально наближеної до майбутньої професійної діяльності студентів;

емпіричні (анкетування, контрольні тести, бесіди, спостереження, педагогічний експеримент, методи математичної статистики, комп'ютерні технології обробки даних експерименту), які застосовувалися з метою: визначення результатів навчальної роботи студентів; виявлення рівня фахової підготовки та професійної сформованості; впровадження й експертизи придатності розроблених мультимедійних додатків; експериментальної перевірки ефективності запропонованої науково-методичної системи формування методичної компетентності майбутнього учителя фізики.

Теоретичне значення дослідження полягає в тому, що:

- вперше обгрунтувано дидактичні засади застосування мультимедіа для формування методичної компетентності майбутніх учителів фізики;

- встановлено, що дотримання педагогічних умов формування навчального освітнього середовища з метою забезпечення методичної компетентності майбутнього вчителя фізики створює передумови для наукового управління процесом підготовки, містить положення і висновки, у яких пропонується комплексне розв'язання проблеми застосування мультимедіа під час навчального процесу в педагогічних університетах;

- уточнено зміст поняття «методична компетентність» у поєднанні з предметною, психолого-педагогічною, інформатичною, комунікативною і технологічною;

- показано необхідність використання теоретичних узагальнень елементів знань шкільного курсу фізики як пропедевтичного етапу для формування предметної і методичної компетентностей, методика формування яких відображає взаємозв'язок системи знань з методологією наукового пізнання.

Практичне значення дослідження полягає в тому, що:

- результати дослідження можуть бути використані для модернізації підготовки майбутнього вчителя фізики в умовах компетентнісного підходу, що конкретно реалізовано в розроблених навчальних програмах, навчальних посібниках з мультимедійними додатками; демонстраційних комп'ютерних моделях, у системі тестових та методичних завдань з методики фізики;

- створено навчально-методичні посібники з мультимедійними додатками до окремих розділів курсу «Загальна фізика», «Методика навчання фізики», «Теоретичні узагальнення шкільного курсу фізики»;

- отримала подальший розвиток розроблена в дисертації методична система організації самостійної роботи студентів на основі використання спеціально створених сумісних посібників на паперових і електронних носіях;

- запропоновано прийоми і способи організації та проведення навчальних занять з фізики та методики її навчання з використанням мультимедійних засобів;

- впроваджено автоматизовану систему реєстрації начальних досягнень та визначення рейтингу студента упродовж вивчення як фундаментальних дисциплін - загальної і теоретичної фізики, так і методики навчання фізики.

Результати дисертаційного дослідження впроваджено у практику роботи Вінницького державного педагогічного університету імені Михайла Коцюбинського (довідка № 10/60 від 21.10.2009 р.), Вінницького обласного інституту післядипломної освіти педагогічних працівників (довідка № 453 від 19.11.2009 р.), Уманського державного педагогічного університету імені Павла Тичини (довідка № 47/01 від 24.01.2010 р.), Херсонського державного університету (довідка № 07-11/1607 від 10.12.2009 р.), Бердянського державного педагогічного університету (довідка № 63/2204-08 від 01.12.2009 р.), Ніжинського державного університету імені Миколи Гоголя (довідка № 04/72 від 11.01.2010 р.), Криворізького державного педагогічного університету (довідка № 26/3-67 від 08 лютого 2010 р.).

Особистий внесок в отримання наукових результатів, які викладені у дисертації і опублікованих працях, полягає в теоретичній розробці основних ідей і положень дослідження, у безпосередній участі в розробці та впровадженні мультимедійних засобів та методів навчання під час вивчення методики навчання фізики, розробці посібників з мультимедійними додатками, демонстраційних комп'ютерних моделей, в проведенні тривалих експериментальних досліджень в інституті фізики, математики та технологічної освіти Вінницького державного педагогічного університету.

Вірогідність наукових результатів та висновків забезпечується адекватністю обраних методів дослідження його меті та завданням; упровадженням навчально-методичних посібників, методичних розробок і рекомендацій, тематичних тестових завдань, дидактичних мультимедіа матеріалів для вивчення загального і теоретичного курсів фізики та методики навчання фізики студентів педагогічних університетів; апробацією основних положень дисертації у масштабному педагогічному експерименті з особистою участю автора та незалежних експертів, в обговоренні результатів дослідження на численних науково-методичних і науково-практичних конференціях та семінарах.

Експериментальною базою дослідження є Національний педагогічний університет імені М. П. Драгоманова (фізико-математичний інститут), Вінницький державний педагогічний університет імені Михайла Коцюбинського, Бердянський державний педагогічний університет, Ніжинський державний університет імені Миколи Гоголя, Уманський державний педагогічний університет імені Павла Тичини, Криворізький державний педагогічний університет.

Педагогічний експеримент проводився у три етапи. На першому етапі (2001- 2004 рр.) виконувався констатувальний, на другому (2003 - 2006 рр.) - пошуковий, на третьому (2005 - 2008 рр.) - формувальний експерименти.

На різних етапах педагогічного експерименту в дослідженнях брали участь понад 1300 студентів, вчителів і викладачів вищих навчальних закладів освіти.

Апробація результатів дослідження. Основні результати дослідження доповідалися на міжнародних науково-методичних конференціях з проблем удосконалення навчально-виховного процесу з фізики та підготовки фахівців з вищою освітою: «Сучасні інформаційні технології та інноваційні методики навчання в підготовці фахівців: методологія, досвід, проблеми» (Вінниця, 2004, 2006, 2008), «Дидактика фізики в контексті орієнтирів Болонського процесу» (Кам'янець-Подільський, 2005, 2006), «Інформаційні технології в наукових дослідженнях і навчальному процесі» (Луганськ, 2006, 2007), «Засоби реалізації сучасних технологій навчання» (Кіровоград, 2007), «Физика в системе современного образования» (Санкт-Петербург, 2007, 2009), «Засоби і технології сучасного навчального середовища» (Кіровоград, 2008), «Інформаційно-комунікаційні технології навчання» (Умань, 2008), «Теоретико-методологічні засади підготовки педагогічних кадрів у поліетнічному регіоні» (Ужгород, 2008), «Теоретичні та прикладні аспекти використання інформаційних технологій у вищій та загальноосвітній школах» (Тернопіль, 2008), «Физическое образование: проблемы и перспективы развития» (Москва, 2008), «Актуальные вопросы теоретической и прикладной биофизики, физики и химии» (Севастополь, 2009), «Проблемы и перспективы развития физического образования» (Красноярск, 2009);

- на Всеукраїнських науково-практичних конференціях: «Актуальні проблеми вивчення природничо-математичних дисциплін у загальноосвітніх навчальних закладах України» (Київ, 1999), «Проблеми методики викладання фізики на сучасному етапі» (Кіровоград, 2000), «Фундаментальна та професійна підготовка фахівців з фізики» (Київ, 2000, 2004), Теорія та методика навчання математики, фізики, інформатики: (Кривий Ріг, 2005), «Сучасні проблеми дидактики фізики» (Кіровоград, 2003, 2005, 2006), «Чернігівські методичні читання з фізики» (Чернігів-Ніжин, 2005-2008), «Сучасні методичні системи навчання фізики і астрономії у загальноосвітній школі» (Умань, 2006). «Освітнє середовище як методична проблема» (Херсон, 2006) “Безперервна фізико-математична освіта: проблеми, пошуки, перспективи” (Бердянськ, 2009);

Основні результати дослідження опубліковані у 107 наукових та науково-методичних працях. Серед них: 1 монографія; 13 навчальних і навчально-методичних посібників, п'ять з яких мають відповідні грифи МОН України, 24 методичних рекомендації і розробки, 69 статей (25 д.а.) з них 64 у фахових виданнях, 5 тез конференцій (0,5 д.а.), матеріали яких виголошувалися на наукових конференціях.

Усього з теми дисертації опубліковано 95 робіт загальним обсягом 45 друк. арк., з яких 20 одноосібні .

Кандидатська дисертація на тему «Релаксаційні процеси і теплофізичні властивості структурованих еластомерів» захищена у 1994 році. Матеріали кандидатської дисертації у даному дослідженні не використовувались.

Структура і обсяг дисертації. Робота складається із вступу, шести розділів, загальних висновків, списку використаних джерел (425 найменувань), містить 23 таблиці та 135 рисунків. Повний обсяг дисертації 482 сторінки ( 392 стор. - основна частина).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтовано вибір теми дослідження, її актуальність та доцільність, визначено мету, об'єкт, предмет, гіпотезу, завдання і обрано методи дослідження; окреслено дидактичні засади дослідження; висвітлено наукову новизну, теоретичне і практичне значення дисертаційної роботи; подані відомості про впровадження та апробацію результатів дослідження.

У першому розділі «Компетентнісний підхід як основа формування науково-методичної фахової підготовки майбутнього вчителя фізики» проведений аналіз філософських, психологічних, педагогічних літературних джерел, який засвідчує, що новації в системі освіти в Україні всебічно охоплюють всі сторони навчально-виховного процесу. Вони спрямовані, з одного боку, підняти на новий, більш високий рівень національну систему освіти, адаптувавши її до сучасних умов, з іншого, новації в освіті мають враховувати тенденції в освітній сфері Європи і світу.

У документах МОН України розглядається поняття «компетентність», доцільність введення якого обумовлена широтою його змісту, інтегративною характеристикою, яка об'єднує такі поняття як «професіоналізм», «кваліфікація», фахові здібності тощо.

Аналіз психолого-педагогічної літератури надав можливість визначити сучасні підходи до формування методичної компетентності на основі особистісно-орієнтованого та діяльнісного підходів. Встановлено, що природа компетентності така, що вона може проявлятися тільки в органічному поєднанні з цінностями особистості за умови глибокого усвідомлення зацікавленості у власній діяльності.

Компетентності на відміну від узагальнених, універсальних знань мають дієвий, практико-орієнтований характер. Тому вони, крім системи теоретичних і прикладних знань, включають когнітивну і операціонально-технологічну складові. Тобто, компетентності - це сукупність (система) знань у дії. Загальна структура цієї категорії містить набір знань, умінь та навичок, цінностей, емоцій, поведінкових компонентів.

Компетентність як педагогічна категорія являє собою неоднозначне поняття. У нашому дослідженні поняття «компетентність» ми трактуємо як педагогічну компетентність і пов'язуємо її з діяльністю учителя-предметника, з його здатністю до виконання визначених професійних дій, основу яких складають відповідні фахові знання та уміння навчати фізики. Особистісні якості при цьому наповнюють внутрішній контекст педагогічної діяльності. Методична компетентність представляє собою лише одну з багатьох сторін професіоналізму вчителя.

Методична компетентність - це знання в галузі дидактики, методики навчання дисципліни, уміння логічно, обґрунтовано конструювати навчальний процес для конкретної дидактичної ситуації із врахуванням психологічних механізмів засвоєння знань, умінь та способів дій.

Методичну компетентність ми розглядаємо як систему, що включає предметну, психолого-педагогічну, інформаційно-технологічну, комунікативну і рефлексивну підготовку. Високий рівень розвитку однієї із складових не може компенсувати несформованість інших.

Змістова узагальнена характеристика майбутнього спеціаліста вимагає внесення змін та коригування за наявності об'єктивних концептуальних змін і підходів до організації та підготовки фахівця. У першу чергу це пов'язано із зміною парадигми освіти, появою нових технічних і технологічних можливостей проведення навчально-виховного процесу, завданнями міжнародного спілкування та узгодження програм освітньої галузі в рамках Болонської конвенції, конкурентоспроможністю випускника педагогічного університету, необхідністю подальшої фахової роботи в інформаційному суспільстві.

Спрямування освіти України у Європейський освітній простір поряд з вимогами до професійної готовності випускника педагогічного університету потребує адекватного компетентнісного підходу до розробки нового держаного стандарту освіти (бакалавр, магістр), змісту програм, підручників і посібників для фахової підготовки студентів вищої школи до здійснення професійної діяльності.

Запровадження кредитно-модульної системи є важливим фактором для стимулювання ефективної роботи викладача і студента, збільшення часу їх безпосереднього індивідуального спілкування під час навчання. Поряд з цим зі стратегічної точки зору розвитку вищої освіти передбачається виховання у студентів відповідального ставлення до навчання, прагнення до постійного самонавчання, саморозвитку та самовдосконалення.

Модульне представлення змісту навчальної дисципліни вимагає глибокої аналітико-логічної роботи над контекстним наповненням дисципліни, структурування її як системи, а не довільного збору наукової інформації. Вона дає можливість виділити генеральні наскрізні ідеї професійної діяльності на розкриття і засвоєння яких спрямований кожний модуль. Модульна система організації навчального процесу спрямована на підвищення активності і самостійності студентів, створює умови для вибору власної (особистої) індивідуальної траєкторії засвоєння навчальної дисципліни за змістом, темпом, часовими рамками, формами засвоєння і методами контролю досягнень.

Модульну структуру навчальної дисципліни ми розглядаємо як складову навчального середовища, що за своєю сутністю є діалектичним поєднанням просторово-предметних, соціальних і технологічних компонент, які взаємопов'язані і взаємообумовлені між собою.

У межах формування методичної компетентності майбутніх учителів фізики модульна структура будується на засадах забезпечення предметної підготовки з фізики і методики її навчання у тісному зв'язку з психолого-педагогічними дисциплінами та інформаційними технологіями.

У другому розділі «Психолого-педагогічні засади використання мультимедіа під час навчання фізики і методики її викладання» з позицій визначення ефективного впливу застосування засобів мультимедіа у системі методичної підготовки майбутніх учителів фізики розглянуто сутність і дидактичні можливості мультимедіа-візуалізації навчальної інформації, ергономічні та психолого-фізіологічні основи представлення мультимедійно організованої інформації, дидактичні аспекти навчання з використанням засобів мультимедіа, форми організації навчання у вищому навчальному закладі в умовах інформатизації освіти та освітні мультимедійні ресурси з фізики та методики її викладання для вищої школи.

Враховуючи існуючі підходи до розкриття змісту поняття мультимедіа та концептуальну ідею нашого дослідження під мультимедіа будемо розуміти таке дидактичне полісередовище, в якому подається навчальна інформація в естетично оформленому інтерактивному вигляді з інтеграцією звукової і візуальної модульностей, що позитивно впливає на ефективний перебіг перцептивно-мнемічних процесів і сприяє формуванню та розвитку компетентностей особистості.

Під мультимедіа-візуалізацією слід вважати таке подання навчальної інформації, при якому її зміст передається переважно візуальними і аудіообразами у поєднанні з гіпертекстом в інтерактивній естетико-емоційній формі.

Основною дидактичною одиницею мультимедіа-візуалізації навчальної інформації є візуально-звуковий образ, або мультимедіа-ілюстрація. Візуально-звуковий образ розглядається нами у декількох контекстах. З технічної точки зору - це власне оцифровані дані про об'єкт вивчення на електронному носії, які відтворюються на екрані монітора чи демонстраційному екрані у вигляді образів об'єктів вивчення. З психолого-педагогічної точки зору - це чуттєва форма подання навчального змісту, опосередкована через екран презентація суб'єктивного відображення об'єктивної реальності. У цьому контексті основна задача створення візуально-звукового образу заключається у наданні допомоги студенту під час процесу сприйняття і мисленого створення у власній свідомості наочного психічного образу фізичного явища чи то процесу, які вивчаються.

Мультимедійний візуально-звуковий образ - це демонстраційна комп'ютерна модель, яка виступає замінником оригіналу (об'єкта, поняття, процесу, явища), відображає його важливі властивості, слугує для передачі знань про оригінал, пізнання його структури, властивостей, особливостей тощо. Візуально-звуковий образ в контексті його конструювання включає два етапи - розробку прототипів візуальних образів і комп'ютерну реалізацію.

Мультимедіа-візуалізація передбачає реалізацію дидактичного потенціалу мультимедіа-технологій. Перш за все, вона забезпечує дотримання принципу наочності на якісно новому рівні завдяки єдності понятійного і чуттєвого, логічного і емоційного, конкретного і абстрактного під час навчання. Власне мультимедіа-наочність - це змодельована з навчальною метою інтерактивна композиція із мультимедіа-образів та гіпертексту. Основними її властивостями є: гнучкість, адаптивність до користувача, інтерактивність, когнітивність, інсценоване подання інформації, синтезоване середовище тощо.

Розрізняють наступні компоненти мультимедіа-візуалізації: візуальний ряд, звуковий ряд, комп'ютерне відео.

За цією класифікацією засоби мультимедіа-візуалізації відносяться до типу навчальних мультимедіа-презентацій.

Навчальна мультимедіа-презентація - це цифрове представлення навчального матеріалу, в якому зміст навчальної інформації подається у вигляді слайдів в інтерактивній мультимедіа-формі, які об'єднані певною темою і єдиним дизайном; темпом демонстрації яких керує педагог, супроводжуючи відеослайди коментарями, поясненнями тощо. Навчальний матеріал в мультимедіа-презентації подається в формі мультимедіа-представлення, яке розраховане на інтелектуальне й емоційне сприйняття.

Вивчаючи феномен навчального мультимедіа з фізики, зазначимо недостатню його розробленість з позицій педагогіки, психології та методики навчання фізики. До принципово нових засобів застосовується стара методологія і тому часто традиційні посібники дублюються на електронний носій. Стан справи посилюється відсутністю системних науково-обгрунтованих методик перетворення інформації із книжково-текстових форм в екранно-мультимедійні.

Розробляючи мультимедійні навчальні програми та забезпечуючи їх повномасштабну інформаційну насиченість, необхідно передбачити максимальну простоту і прозорість організації вивчення навчального матеріалу студентом чи учнем. Разом з тим доцільно створити таку систему зображувальних і звукових образів, яка, комплексно впливаючи на асоціативні образи та ідеї, на зір, слух і уяву студента (учня), створює необхідну мотивацію для кращого сприймання навчального матеріалу. У зв'язку з цим мультимедійні навчальні програми слід проектувати із врахуванням вимог ергономіки, дидактики, психології сприйняття тощо, основні аспекти застосування яких розглядаються у дисертації.

Суттєвою особливістю навчальних програм є та, що в них передбачається два види діяльності - учіння і навчання. Іншими словами, проектуючи чи конструюючи навчальну програму, ми передбачаємо діяльність учителя і діяльність учня.

Наразі пропонується достатня кількість розроблених освітніх мультимедійних ресурсів для студентів вищих закладів освіти, які доцільно класифікувати, поклавши в основу суттєві ознаки, за якими розрізняють друковані і електронні навчальні видання (рис.1).

Як один з висновків зазначимо, що створення мультимедіа-ресурсів слід проводити у тісній співпраці вчителів-практиків, науковців-педагогів та інженерів-програмістів, як симбіоз психолого-педагогічної, предметної і технічної компонент.

Теоретичні узагальнення шкільного курсу фізики в системі формування методичної компетенції майбутнього вчителя фізики розглядається автором у третьому розділі дисертації «Застосування мультимедіа під час теоретичних узагальнень шкільного курсу фізики в системі формування методичної компетентності майбутнього учителя фізики» з позицій необхідності проведення систематизації та узагальнення знань випускників середніх освітніх навчальних закладів як повторювального циклу шкільного курсу фізики на вищому рівні сприйняття, у зв'язку із зміною психофізіологічних особливостей переходу з підліткового віку до юнацького. З іншого боку теоретичні узагальнення є пропедевтичним етапом, основою вивчення загального і теоретичного курсів фізики за програмою вищої школи. Покликаючись на роботи відомих психологів, проаналізовано теорію діяльнісного підходу у навчанні, який спрямований на оволодіння науковими поняттями і їх використання у пізнавальному процесі. Наголошується на тому, що сьогодні залишається одним із перспективних шляхів активізації навчальної діяльності теорія поетапного формування розумових дій.

Методична ідея формування системи теоретичних узагальнень здійснюється на основі понять, законів і теорій фізичної науки і виходить із проблеми розвитку теоретичного мислення і пізнавальних здібностей учнів.

З метою адаптації першокурсників до форм і методів навчання в університеті пропонуємо вивчення узагальнених питань шкільного курсу фізики. З психологічної точки зору таке пригадування навчального матеріалу не є поверненням до параграфів шкільного підручника, оскільки пропонується вивчення дедуктивним методом. З іншого боку, мотиви його «потрібності» для бувших випускників школи очевидна, через низький рівень знань з фізики, відсутність ключових умінь - формулювати закони, давати означення фізичної величини, встановлювати одиницю її вимірювання тощо.

Щодо організації лекційних і практичних занять, то кожне з них супроводжується мультимедійними презентаціями, до яких внесені відео фрагменти художніх і наукових фільмів, відеозаписи фізичного експерименту, схеми, таблиці, демонстраційні комп'ютерні моделі. Таким чином, створюється мотивація - не обгрунтуванням власне потреби розв'язання навчальної проблеми, а самим її існуванням, наявністю протиріччя між зрозумілим і незрозумілим, відомим і невідомим (частково відомим) (рис.2).

У руслі теоретичних узагальнень зміст навчального матеріалу представляється у вигляді теоретичних схем. Відтворюючи їх, студент засвоює всі види діяльності для здобуття знань, вчиться проголошувати означення фізичних величин та одиниць їх вимірювання, формулювати закони, принципи тощо. Важливо, що під час аудіювання до активності залучаються слухові аналізатори. Це сприяє усвідомленню навчального матеріалу та запам'ятовуванню відповідної наукової термінології.

Педагогічна діяльність в значній мірі базується на мовленнєвому спілкуванні, яке наразі залишається засобом розв'язання навчальних задач, способом організації взаємовідносин учитель - учень, фактором соціально-педагогічного забезпечення виховного процесу.

Як один із варіантів зручно використовувати демонстраційні комп'ютерні моделі. В одному з режимів студент, сприймаючи відеоінформацію, слухає коментар, чим «звикає» чути наукову фізичну термінологію. У режимі «учителя» навчальні комп'ютерні програми містять лише слайди, коментарі студент має здійснювати сам, чим розвиває свої мовленнєві здібності.

Такий підхід нами використаний при розробці мультимедійних додатків до лекцій з курсу загальної фізики (оптика), методики вивчення загальних і конкретних питань шкільного курсу фізики. У них передбачена не тільки візуалізація навчальної інформації, а й аудіосупровід (коментування) виведення формул, історичної довідки тощо, що забезпечує формування власної інформатично-комунікаційної компетентності студента.

Для мовленнєвої підготовки майбутнього вчителя фізики ми пропонуємо використовувати тексти з фізики, які за навчальним призначенням поділяють на такі диференціальні типи: текст-конспект, текст-еталон (для аналізу, наслідування), текст-схема, алгоритм, інструкція тощо. У дисертації наводяться конкретні приклади формування фізичних понять, законів, принципів, використовуючи вказані мовні еталони, проводиться аналіз помилок у вживанні наукових термінів, наголошується на аспектах, які впливають на функціонування наукової організаційно-методичної системи формування мовленнєвих умінь.

На думку автора, теорія і практика мовленнєвої підготовки, особливо майбутнього учителя фізики, як основи природничих наук та формування світогляду вимагає ретельного вивчення з метою надання конкретних рекомендацій щодо її здійснення.

У дидактиці і методиці навчання узагальнення визначається як мислительна діяльність, що полягає у виявленні суттєвого в об'єкті, співставлення його з іншими об'єктами, формування «вербальної моделі», яка показує головні його взаємозв'язки. Останнє, по суті, означає володіння способом діяльності - уміння узагальнювати.

У дисертаційному дослідженні як приклад мультимедійних додатків у вигляді презентаційних рядів наведено теоретичні схеми: які відповідають конкретній теорії, наприклад, схема побудови навчального матеріалу теми «Електрорушійна сила. Закон Ома для повного кола»; «гібридні схеми», створені на основі двох і більше конкретних теорій, наприклад, схема побудови розділу «Гідроаеростатика» (рис.3).

Теоретичні схеми мають спільні компоненти: факти, фізичні моделі, закони, висновки, практичне застосування. Зазначимо, що емпіричні узагальнення можливо здійснювати до рівня законів включно, а теоретичні лише розпочинаються з рівня закону.

У представленому дослідженні методика формування теоретичних узагальнень шкільного курсу фізики побудована у відповідності до змістових моделей. Система фізичного експерименту удосконалена у відповідності до теоретичних схем подання навчального матеріалу і реалізована у вигляді відеозапису реального експерименту з накладеними стоп-кадрами комп'ютерних моделей, демонстраційних динамічних комп'ютерних моделей, фрагментів відеофільмів, мультимедійних додатків тощо (рис.4).

Змістові моделі розділів і тем шкільного курсу фізики сформовано у відповідності до дидактичних схем проведення теоретичних узагальнень, що відповідає такій послідовності: факти - моделі - поняття, фізичні величини, зв'язок між величинами - закони - наслідки - практичне застосування та видів діяльності.

У четвертому розділі «Системний підхід до формування предметної компетентності майбутнього вчителя фізики на засадах мультимедіа» автор на основі системного підходу та суті особистісно-орієнтованого навчання розглядає дидактичні основи формування предметної компетентності майбутнього учителя фізики в умовах двохступеневого навчання.

На початковому етапі формування предметної компетентності з фізики у педагогічних університетах аналізуються навчальні плани підготовки бакалавра, зокрема вивчення основних курсів загальної та теоретичної фізики.

Рух до фахової компетентності майбутнього вчителя фізики розпочинається з фундаментальної теоретичної підготовки. Виокремимо такі рівні предметної компетентності: елементарний (репродуктивна діяльність), функціональний (репродуктивна діяльність з елементами творчої діяльності), системний (індивідуально-творча діяльність).

Вивчення загального курсу фізики в університеті забезпечує три основних групи умінь. Перша група - володіння основними поняттями науки фізики й адаптація їх до рівня шкільного курсу фізики на основі глибокого осмислення суті цих понять. Друга група - проведення експериментальних досліджень з курсу загальної фізики у лабораторіях та застосування окремих ідей і навичок роботи з лабораторним обладнанням у шкільному фізичному експерименті. Третя група - це власне наявність умінь розв'язувати задачі з загального курсу фізики та шкільних задач будь-якого ступеня складності (до конкурсних задач включно).

Зауважимо, що в стратегічному плані перехід до двоступеневого навчання далеко не данина моді. Перехід викликає проблема диверсифікації методології і методики навчання на різних етапах фахової підготовки. Загальні - базові знання, які слід набути бакалаврам, та спеціалізовані знання і їх застосування у практичній діяльності з окремих магістерських програм розрізняються контекстно, а тому методики їх вивчення мають бути різними.

Предметна підготовка вчителя фізики у педагогічних університетах починається з вивчення курсу загальної фізики. Цей курс займає перше місце за своїм значенням у системі вивчення фізики, оскільки є фундаментом, на якому базується вся фізична освіта. За своїм змістом він відображає експериментальну фізику і тому вчить використанню у пізнанні оточуючого світу спостереження і фізичного експерименту з реальними об'єктами та отримання за результатами узагальнення певних закономірностей у вигляді законів, принципів, теорій.

Структуру курсу вибудовують так, щоби процес навчання був максимально наближений до процесу наукового дослідження.

Основною формою навчання у вищій школі є лекція, як найбільш ефективний спосіб повідомлення інформації, оскільки забезпечує оптимальну творчу взаємодію лектора і слухачів. Під час лекції протягом незначного інтервалу часу студент отримує логічну структуровану навчальну інформацію з конкретних питань, ознайомлюється із шляхами і способами здобуття знань та практичним використанням їх.

Завдяки розвитку інформаційних технологій, враховуючи додаткові психологічні фактори, пропонуємо лекційну форму викладання суттєво модернізувати з метою збільшення обсягу навчального матеріалу, який виноситься до розгляду на лекції. Мультимедійні засоби і методи навчання дають можливість організувати вивчення фізики способами не лише найбільш адекватними її внутрішній логіці, а й із залученням до процесу навчання психічних особливостей людини через вплив на різні аналізатори - аудіо, відео, кінестетичні тощо.

Однією з таких форм лекції пропонується мультимедійна лекція, під час проведення якої передбачено переважне засвоєння навчального матеріалу за рахунок комплексного поєднання зорового сприйняття з вербальним та використанням опорних текстових конспектів. Студент із простого слухача переходить у стан активного глядача, який спостерігає, слухає, здійснює певні нотатки, бере активну участь у спілкуванні з лектором.

Викладач залишається головною дійовою особою і під час організації та проведення мультимедійної лекції. По-перше, під час підготовки до заняття, враховуючи вікові та психолого-педагогічні особливості відповідної групи студентів, лектор вибирає ті мультимедійні засоби, які найкращим чином слугують досягненню цілей конкретної теми (розділу). Коментар матеріалу, що подається, акцентування уваги на головних, найбільш важливих питаннях, висловлення власної науково обгрунтованої думки, дають можливість лектору збільшити час спілкування зі студентами, виявлення незрозумілого, надання відповідної допомоги та усунення типових помилок, застосувати прийоми і способи збудження інтересу та підвищення зацікавленості до вивчення фізики як науки.

...