Формирование проектно-исследовательской компетенции учащихся на элективных курсах по физике

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

В соответствии с «Концепцией модернизации российского образования на период до 2010 года» образовательный стандарт по физике предусматривает формирование у школьников общеучебных умений, универсальных способов деятельности и ключевых компетенций.

Вследствие этого, в результаты обучения физике на профильном уровне в соответствии с государственным стандартом образования базового и профильного уровня, включены необходимые выпускнику знания, умения и навыки (знать/понимать: смысл понятий; смысл физических величин; смысл физических законов, принципов и постулатов; вклад российских и зарубежных ученых; уметь: описывать и объяснять результаты наблюдений и экспериментов; приводить примеры опытов; описывать фундаментальные опыты; применять знания для решения физических задач; определять характер физического процесса; измерять; приводить примеры практического применения физических знаний; воспринимать и оценивать информацию; использовать приобретенные знания и умения в практической и повседневной жизни), а также требования к сформированности ключевых компетенций.

Формирование знаний, умений и навыков достаточно хорошо освоено учителями физики и успешно осуществляется в школьной практике, а формирование компетенций при обучении физике, требует не только нового подхода, но и понимания того, формирование каких компетенций приведет к выполнению социального заказа; какие методы необходимо использовать для достижения требуемых результатов профильного физического образования.

Для выполнения требований государственного образовательного стандарта в последнее время многие учителя физики обращаются к активным методам обучения, таким как - проектный и исследовательский. Кроме того, в последние годы наблюдается все большая потребность школьников в участии в проектной и исследовательской деятельности. Об этом свидетельствуют результаты опроса учителей и учащихся ряда школ г. Томска (около 90 % учителей физики считают необходимым вовлечение учеников в проектно-исследовательскую деятельность; около 70 % учащихся физико - математического и естественнонаучного профиля хотели бы заниматься проектной и исследовательской деятельностью в рамках изучения физики), а также ежегодное увеличение числа участников городских научных конференций школьников по физике.

Таким образом, можно отметить, что активизируется процесс включения школьников в активную познавательную деятельность. В то же время анализ содержания представляемых учениками работ, их выступлений на конференциях позволяет сделать вывод о том, что в большинстве случаев деятельность учащихся как исследовательская не вполне самостоятельна. Это мнение подтверждают и руководители проектных и исследовательских работ учащихся (учителя физики, преподаватели вузов). Они отмечают, что около 50% школьников не умеют самостоятельно выдвигать и обосновывать гипотезу, планировать деятельность, формулировать цель, осуществлять поиск и анализ необходимой информации, выполнять эксперимент, представлять результаты исследования, осуществлять рефлексию, грамотно выстраивать доклад. Это происходит вследствие того, что школьники не обучены проектной и исследовательской деятельности. Школьникам приходится пользоваться предложенным учителем алгоритмом без предварительной подготовки, не имея базовых знаний и умений, относящихся к проектной и исследовательской деятельности, это ведет к отсутствию внутренней мотивации на такого рода деятельность.

Поиск возможностей разрешения создавшейся ситуации потребовал рассмотрения исследований по данной тематике.

Истоки подходов к организации учебной исследовательской деятельности можно увидеть в трудах отечественных (В.П. Вахтеров, К.Д. Ушинский, Н.И. Новиков, Л.Н. Толстой, Б.Е. Райков и др.) и зарубежных (Дж. Брунер, А. Дистервег, Дж. Дьюи, И. Песталоцци, С. Френе и др.) педагогов - классиков. Проблемы формирования методов познания раскрыты в работах В.П. Ворожилова, В.В. Дмитриенко, А.А. Королькова, А.Н. Кочергина и др. Методические и дидактические основы использования проблемных, исследовательских методов в обучении обоснованы в работах И.Я. Лернером, М.И. Махмутовым, М.Н. Скаткиным, Э.Д. Новожиловым, А.А. Шаповаловым. Обоснование развивающего обучения, направленного на формирование умений добывать и применять полученные знания, дано Л.С. Выготским, В.В. Давыдовым, Л.В. Занковым, Н.Ф. Талызиной, Д.Б. Элькониным, И.С. Якиманской. Значимость творческой исследовательской деятельности в школе подчеркивали В.И. Андреев, И.А. Зимняя, А.М. Матюшкин; психологические основы организации учебной исследовательской деятельности детей разного возраста описаны А.Н. Поддьяковым, А.И. Савенковым. Теоретические, дидактические, методические основы развития исследовательской деятельности учащихся представлены в трудах Л.А. Казанцевой, А.В. Леонтовича Г.В. Макотровой, Е. А. Румбешта; вопросы развития исследовательских умений рассматривались А.Г. Иодко, О.И. Митрош, В.П. Ушачевым. Теория и практика организации проектной деятельности школьников в общеобразовательной школе представлены в работах Е.С. Полат, А.Н. Худина, С.Н. Белова, Т.В. Куклина, В.М. Назаренко; анализ сущности понятий «исследование» и «проект» рассмотрены А. Пентиным; разработки концепции развития познавательной самостоятельности школьников на основе проектного метода обучения представлены Е.В. Оспенниковой. Имеется ряд монографий, докторских и кандидатских работ посвященных исследовательской, проектной и проектно-исследовательской деятельности. Формированию учебной исследовательской деятельности школьников в условиях информатизации процесса обучения (на материале курса физики) посвящена работа М.И Старовикова; дидактическим условиям становления мировоззренческой позиции в процессе исследовательской деятельности работа Е.В. Тягловой; формированию исследовательских умений младших школьников исследование Н.А. Семеновой; формированию опыта исследовательской деятельности старшеклассников в научных обществах учащихся по экологии работа О.С. Кононенко; приобщению учащихся лицея к научно-исследовательской деятельности исследование А.В. Андриенко; психологии проектной деятельности школьников работа Н.В. Матяш; проектной и исследовательской деятельности учащихся в образовательной среде негосударственного образовательного учреждения исследование А. Капитоновой; проектно-исследовательской деятельности учителя как средство самореализации в педагогической карьере работа Т.И. Долгодворовой.

Анализ данных исследований позволил сделать вывод о том, что, несмотря на большую ценность данных работ в плане организации исследований учащихся, разработанные авторами концепции и методики направлены на формирование отдельных проектных и исследовательских умений, в то время как учащимися востребован комплекс умений для выполнения достаточно самостоятельного исследования. Не выявлены способы стимулирования и появления внутренней мотивации к исследовательской деятельности; не проявлен целостный результат участия в проектной и исследовательской деятельности в виде наличия компетенции, которую мы называем проектно-исследовательская; пока не используются возможности элективных курсов, являющихся обязательными для профильного обучения, для формирования данной компетенции.

Анализ ситуации позволяет выявить противоречие: в настоящее время достаточно успешно освоены методы формирования проектных и исследовательских умений при обучении физике, но не разработана методика формирования проектно-исследовательской компетенции, необходимой учащимся физического профиля общеобразовательной школы.

Проблема исследования: выявление основания, обуславливающего разработку методики комплексного формирования проектно-исследовательской компетенции у учащихся физического профиля общеобразовательной школы.

Объектом исследования выступает процесс обучения физике в общеобразовательной школе в условиях профильного обучения.

Предметом исследования является структура и содержание системы элективных курсов по формированию проектно-исследовательской компетенции у учащихся физического профиля общеобразовательной школы.

В связи с этим формулируется цель исследования - разработать методику комплексного формирования проектно-исследовательской компетенции на основе последовательной организации проектно-исследовательской деятельности учащихся общеобразовательной школы на элективных курсах.

Гипотеза исследования. Если систему элективных курсов учащихся физического профиля (10 класс) и учащихся предпрофильной подготовки (9 класс) общеобразовательной школы выстроить на основе последовательного включения в проектную, а затем в исследовательскую деятельность, то это приведет к повышению уровня знаний по физике, возникновению мотивации на исследовательскую деятельность, формированию проектно-исследовательской компетенции учащихся.

Цель и гипотеза позволяют сформулировать задачи исследования.

1. Исследовать состояние проблемы обучения проектно-исследовательской деятельности в теории и практике обучения физике в общеобразовательной школе.

2. Предложить модульную структуру системы элективных курсов физического профиля и предпрофильной подготовки учащихся общеобразовательной школы, способствующую формированию у них проектно-исследовательской компетенции.

3. Разработать методику последовательного включения школьников общеобразовательной школы в проектную, а затем в исследовательскую деятельность, способствующую формированию у них проектно-исследовательской компетенции на элективных курсах по физике.

4. Проверить эффективность разработанной методики формирования проектно-исследовательской компетенции учащихся физического профиля общеобразовательной школы.

Методологической основой исследования являются идеи последовательной организации проектной и исследовательской деятельности учащихся на элективных курсах по физике в профиле и в процессе предпрофильной подготовки для усиления мотивации на проектно-исследовательскую деятельность; применение деятельностного подхода для разработки способов управления процессом формирования проектно-исследовательской компетенции школьников общеобразовательной школы.

Научная новизна:

1. Выявлено условие эффективности формирования проектно-исследовательской компетенции учащихся профиля физической направленности - организация последовательной проектно-исследовательской деятельности на элективных курсах по физике, имеющих модульную структуру.

2. Предложен качественный и количественный способы оценки степени сформированности проектно-исследовательской компетенции у учащихся общеобразовательной школы.

3. Предложены способы управления процессом формирования проектно-исследовательской компетенции школьников на основе карт рефлексии и листов организации деятельности.

Теоретическая значимость:

1. Определено содержание проектно-исследовательской компетенции учащихся.

2. Определено значение сформированности проектно-исследовательской компетенции в качестве результата обучения учащихся профиля физической направленности.

3. Разработана и реализована методика последовательного обучения учащихся предпрофильных и профильных классов физической направленности комплексу проектно-исследовательских умений, входящих в состав проектно-исследовательской компетенции.

4. Разработаны способы и критерии оценки степени сформированности проектно-исследовательской компетенции школьников, обучающихся на профиле физической направленности.

Практическая значимость:

1. Разработаны программы с содержанием и методическим сопровождением элективных курсов для учащихся 9 классов предпрофильной подготовки и для учащихся 10 классов профиля физической направленности.

2. Разработаны карты оценки проектно-исследовательской компетенции, а также листы управления формированием проектно-исследовательской компетенцией.

Опытно - экспериментальная база: средние школы № 50, № 49 г. Томска. В педагогическом эксперименте в разное время в общей сложности принимали участие 197 учащихся предпрофильных и профильных классов.

Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечиваются методологией исследования, адекватной его целям, задачам и логике представленной работы, апробацией результатов исследования в школьной практике, подтверждением теоретических выводов анализом эмпирических данных.

На защиту выносятся:

1. Положение о возможности и целесообразности последовательной организации проектной и исследовательской деятельности учащихся предпрофильных и профильных классов для формирования у них проектно-исследовательской компетенции на элективных курсах по физике.

2. Методика формирования проектно-исследовательской компетенции на элективных курсах предпрофильной и профильной подготовки по физике.

3. Результаты педагогического эксперимента по оценке эффективности разработанной методики.

Апробация результатов исследования. Основные результаты исследования были представлены на следующих конференциях и семинарах: VII Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и образование», г. Томск, 14-18 апреля 2003 г.; на VIII Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и образование», г. Томск, 19-23 апреля 2004 г.; на IX Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и образование», г. Томск, 25-29 апреля 2005 г.; на X Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и образование», г. Томск, 15-19 мая 2006 г.; на международной научно-практической конференции «Инновации общего и профессионального образования», г. Челябинск, 2006 г.; на XXXX зональной конференции преподавателей физики, методики преподавания физики, астрономии, общетехнических дисциплин «Совершенствование профессионально - методической подготовки учителя физики, астрономии, общетехнических дисциплин в условиях модернизации российского образования», 2007 г.; на семинаре «Новые технологии школьного образования и довузовской подготовки. Какими им быть?», г. Томск, 9-10 января 2007 г.; на семинаре «Приоритетные направления развития образования: опыт и перспективы», г. Томск, 2006 г. и ряде других семинарах учителей г. Томска.

По теме диссертации опубликовано 10 работ, среди них одна работа в журнале, рецензируемом ВАК РФ. Перечень публикаций приведен в конце автореферата.

1. Рассмотрение проблем современного образования и требований к результатам профильного физического обучения

На современном этапе цели образования определяют общее направление всей системы образования. Они направлены на формирование и всестороннее развитие творческой, активной личности учащегося, формирование у школьников умений самостоятельно приобретать и применять знания, подготовку их к последующей трудовой и общественной деятельности, о чем свидетельствуют работы Л.Е. Андреевой, В. И. Байденко, В.А. Болотова, И.А. Зимней, В.В. Серикова, Ю.Г. Татура, Ю.В. Фролова, А.В. Хуторского, А.А. Шаповалова, В.Д. Шадрикова и др.

Широкое распространение получает компетентностный подход к образованию, основой которого является в настоящее время приоритетная ориентация на цели - векторы образования: обучаемость, самоопределение, самоактуализация, социализация и развитие индивидуальности (Э.Ф. Зеер, В.А. Болотов, В.В. Сериков, И.А. Зимняя, Т.В. Иванова). Отмечается, что существует тенденция введения компетентностного подхода не только в нормативную, но и в практическую составляющую образования. В связи с этим разрабатывается новое описание содержательных характеристик результирующих единиц содержания образования (компетентности и компетенции) и их классификации.

В содержании диссертации анализируются исследования по данному вопросу с целью определения результата обучения школьников в профилях физической направленности.

Достаточно подробно компетенции как результаты обучения рассматриваются в работах А.В. Хуторского. В частности, А.В. Хуторской рассматривает компетенцию в системе общего образования как совокупность взаимосвязанных качеств личности, отражающих заданные требования к образовательной подготовке выпускников, а компетентность - как обладание человеком соответствующей компетенцией. Как отмечает автор, образовательная компетенция - это совокупность смысловых ориентаций, знаний, умений, навыков и опыта деятельности ученика по отношению к определенному кругу объектов реальной действительности, необходимых для осуществления личностно и социально - значимой продуктивной деятельности.

В нашей работе наибольший интерес представляет формирование проектно-исследовательской компетенции на предмете физика в профильном обучении, так как физика как наука и область практической деятельности обладает широкими возможностями для развития у учащихся ключевых общепредметных и предметных компетенций. Поскольку физика является экспериментальной наукой и построена именно на результатах исследования, то реально формировать именно при обучении физике, выделенную нами как основную, проектно-исследовательскую компетенцию. Вопрос состоит в том, каким образом, организовать учебный процесс, чтобы не просто дать ученикам знания об исследуемых процессах и сформировать у них навыки работы над проектом, а также умения проведения исследований, но и решить более глубокую задачу формирования проектно-исследовательской компетенции, наличие которой необходимо для продолжения физического образования, успешной деятельности в сфере материального производства. Необходимость развития таких умений и компетенций заложена в концепции профильного обучения в учреждениях, обеспечивающих получение общего среднего образования, так как основными задачами профильного физического образования являются: развитие творческих способностей учащихся, формирование системы представлений, ценностных ориентаций, познавательных, предметных и исследовательских умений и компетенций, обеспечивающих выпускнику готовность к продолжению профессионального образования.

В диссертации рассматриваются особенности применения проблемного, проектного и исследовательского методов в современном обучении, определяются их возможности в достижении результатов профильного обучения, а также возможности в формировании проектно-исследовательской компетенции учащихся.

Было выявлено, что в условиях подготовки к предпрофильному физическому обучению и обучению на профиле физической направленности, проблемное обучение необходимо трансформировать таким образом, чтобы повысить активность учащихся в самостоятельном получении знаний, приобретении умений осуществлять практическую деятельность. Этому могут способствовать широко внедряемые в настоящее время проектный и исследовательский методы обучения, являющиеся, по сути, проблемными методами. Однако, на практике в организации проектной и исследовательской деятельности школьников все же существует ряд проблем.

Основной проблемой является то, что в большинстве случаев деятельность учащихся как проектно-исследовательская не вполне самостоятельна, так как школьники не подготовлены к этой деятельности. Для организации самостоятельной исследовательской деятельности учащихся необходимо их последовательно обучать проектной и исследовательской деятельности, планированию этих видов деятельностей, а также созданию условий для мотивации на данные виды деятельности. Таким образом, школьники должны быть подготовлены к проектной и исследовательской деятельности.

В диссертационной работе отмечается, что эту проблему пока трудно решить в рамках урока физики. Так как в рамках профильного обучения физике эта проблема может быть решена путем организации проектно-исследовательской деятельности школьников во внеурочное время на элективных курсах, выстроенных системно. В данной системе последовательно происходит переход от более простой для учащихся проектной деятельности к более сложной - исследовательской, что способствует появлению мотивации к исследовательской деятельности и более эффективному формированию проектно-исследовательской компетенции.

Анализ исследований по содержанию и организации проектной и исследовательской деятельностей позволил нам сделать структурное обобщение этих видов учебной деятельности в проектно-исследовательскую, так как их объединение оптимизирует формирование проектно-исследовательской компетенции.

Таким образом, можно отметить, что при организации проектно-исследовательской деятельности используются положительные эффекты проектного и исследовательского методов. С одной стороны с помощью метода проектов, возможно, формировать у учащихся такие компетенции как: коммуникативная - ученик стремится быть понятым; социальная - ученику нравится работать в группе, занимая определенное положение в ней; предметная - проявление интереса и способностей в физике. С другой стороны, с помощью исследовательского метода, возможно, формировать такие компетенции как: исследовательская - уметь наблюдать, измерять, проводить эксперимент, строить эмпирические зависимости, индуктивные рассуждения и модели; информационная - владеть информационными технологиями, работать со всеми видами информации; автономизационная - быть способным к саморазвитию, способность к самоопределению, самообразованию.

На основании вышесказанного мы выделяем основной результат проектно-исследовательской деятельности - это проектно-исследовательская компетенция, формирование которой в условиях предпрофильного и профильного обучения требует особого методического сопровождения.

Данную компетенцию на основании определения образовательной компетенции А.В. Хуторского мы определяем следующим образом. Проектно-исследовательская компетенция - это совокупность физических знаний в определенной области, знаний о структуре проектной и исследовательской деятельности, наличие проектных и исследовательских умений (решать проблемы на основе выдвижения и обоснования гипотез, ставить цель деятельности, планировать деятельность, осуществлять сбор и анализ необходимой информации, выполнять эксперимент, представлять результаты исследования), наличие способности применять эти знания и умения в конкретной деятельности. Для формирования проектно-исследовательской компетенции разработана авторская методика последовательной организации проектно-исследовательской деятельности в рамках элективных курсов, которые организуются для учащихся предпрофильной подготовки, а также для учащихся физико-математического, естественнонаучного и других профилей физической направленности.

2. Построение модульной системы элективных курсов, направленных на формирование проектно-исследовательской компетенции и методика формирования данной компетенции в рамках предложенной системы

Разработанная модульная система элективных курсов позволяет последовательно включать учащихся предпрофильных классов в проектную, а учащихся профильных классов в исследовательскую деятельность, что дает возможность эффективно формировать проектно-исследовательскую компетенцию. В данной системе последовательно происходит переход от более простой для учащихся проектной деятельности к более сложной - исследовательской деятельности. Таким образом, успешное освоение школьниками проектной деятельности мотивирует их на освоение исследовательской деятельности.

Модульная система построения проектно-исследовательской деятельности закладывает основы предметных знаний и умений, развивает интерес к проектной и исследовательской деятельности, что положительно сказывается на мотивации к данным видам деятельности и способствует постоянному их усложнению, а также формирует проектно-исследовательскую компетенцию.

Модульная система элективных курсов представлена на схеме. На схеме проявлена последовательность модулей, а также - цели и результаты каждого модуля в отдельности. Показаны типы проектов, на которые выходят ученики в результате освоения сначала проектной, а потом исследовательской деятельности.

Рис. 1. Модульная система элективных курсов

Рассмотрим структуру последовательной организации проектно-исследовательской деятельности в каждом модуле.

Модуль 1. Элективный курс «Как поставить физический опыт» проводится в 9 классе средней школы (I полугодие). Содержание курса направлено на формирование у школьников экспериментальных умений. Форма работы - выполнение физических опытов в малых группах (2-3 человека). Цель курса - усилить познавательный интерес к физике, познакомить с экспериментальным методом познания, создать условия для дальнейшего планирования способов самостоятельного изучения предмета - физики, привить первичные умения взаимодействия в группе. Курс построен таким образом, чтобы сформировать умения (планировать эксперимент, проводить эксперимент, пользоваться измерительными приборами, делать выводы оценивать результаты эксперимента). Ученики включаются в деятельность по подготовке, выполнению и обсуждению физических опытов. Опыты подобраны таким образом, чтобы школьники смогли постепенно приобрести экспериментальные умения. Для последовательного выполнения опыта учитель предлагает ученикам карту работы, которая позволяет им выстраивать деятельность. Результаты обучения по программе модуля фиксируются на основе проверки выполнения эксперимента и заполнения рефлексивных листов. Итоговое занятие проводится в виде представления результатов опытов группами учащихся.

В результате проведения такого элективного курса ученики восстанавливают имеющиеся и закрепляют экспериментальные умения, а также приобретают новые. Экспериментальные умения проверяются на основе наблюдения учителя. У всех учащихся в результате обучения на данном курсе, усиливается познавательный интерес к физике. Как правило, все ученики выбирают следующий элективный курс, который составляет содержание модуля 2.

Модуль 2. Элективный курс «Как ответить на познавательный вопрос по физике» проводится также в 9 классе (II полугодие). Содержание курса направлено на применении экспериментальных умений и экспериментальных методов познания в пробных проектах типа - практико-ориентированный и информационный. Цель курса - включить учеников в проектирование дополнительного изучения физических вопросов, включить в самостоятельную экспериментальную деятельность, приобрести информационные умения, необходимые для выполнения экспериментальной деятельности, научить предметно общаться. Особенностью курса является предоставление учащимся возможности выбрать самостоятельно интересующий их проект, который сопровождается экспериментом, выполненным самостоятельно. Результатом является презентация проекта в виде доклада с демонстрацией опыта.

В процессе работы в модуле 2 учащиеся приобретают умения: планировать деятельность над проектом; ставить цель проекта; работать с различными источниками информации; анализировать результаты проекта; защищать результаты проекта; рефлексировать.

Присвоение учениками проектных умений определяется на основе ответов учащихся на карты рефлексии. Сформированные проектные и отработанные экспериментальные умения, являются результатом проведения данного курса.

Модуль 3. Элективный курс « Научные исследования в физике» проводится в 10 классе (I полугодие). Содержание курса направлено на формирование интереса к научному и учебному исследованию, выявление структуры научного исследования, выполнение отдельных исследовательских действий (выдвижение гипотез по решению проблем, постановка цели исследования, планирование исследования, описание явлений на языке физики), формирование умений фиксации и оценки результата исследования. Цель курса - познакомить с современными исследованиями, мотивировать на исследовательскую деятельность. Данный курс основан на знакомстве учеников с физической наукой как составляющей культуры. При знакомстве с современными научными исследованиями школьники выявляют с учителем все этапы, характерные для научного исследования. Это - обнаружение проблемы и постановка проблемы; поиск путей решения проблемы; получение результата; оценка результата и способа его достижения. Элективный курс позволяет также применить на практике те проектные умения, которые у учащихся уже сформированы в 9 классе: совместная работа в группе по обсуждению проблем; самостоятельное планирование презентации результатов пробной исследовательской деятельности; разработка способов оценки деятельности, рефлексия. Результаты обучения школьников исследовательским умениям, оценка отношения к исследованию определяются по анкетам и отчетам по работе. В результате такого обучения у учащихся на физическом материале складывается представление о научной исследовательской деятельности, формируется ряд исследовательских умений и исследовательская позиция, а также появляется желание выполнения самостоятельно исследовательского проекта.

Модуль 4. Элективный курс «Как проводить исследование» проводится в 10 классе (II полугодие). Содержание курса основано на формировании проектно-исследовательской компетенции, которая содержит в себе умения - выдвигать и обосновывать гипотезу, планировать деятельность, формулировать цель, осуществлять сбор и анализ информации, выполнять эксперимент, представлять результаты, осуществлять рефлексию. Цель - применить на практике проектные и исследовательские умения, включить учеников в проектирование изучения физических вопросов через самостоятельное проведение физического исследования; обеспечить приобретение дополнительных физических знаний, а также формирование проектно-исследовательской компетенции; научить предметно общаться; познакомить с достижениями физической науки. Данный курс основан на индивидуальном или групповом, выполнении исследовательских проектов по самостоятельно выбранной тематике. Результаты курса оцениваются с помощью тестовых заданий и карт рефлексии.

Таким образом, разработанная методика позволяет формировать умения, необходимые для осуществления проектно-исследовательской деятельности, дает возможность применять их на практике, тем самым формирует у школьников проектно-исследовательскую компетенцию.

Программа одного из элективных курсов приводится ниже.

Программа элективного курса для 10 класса «Научные исследования в физике».

Пояснительная записка: для учащихся, выбравших физико-математический и естественнонаучный профиль, составляющими физического образования должны, кроме всего прочего, стать опыт исследовательской и проектной деятельности. В этом случае формирование исследовательских умений поддерживает фундаментальность образования, а формирование проектных умений позволяет быть образованию современным, адаптировать школьников к быстро меняющимся изменениям в окружающем мире. Такой опыт обеспечит их дальнейшее профессиональное участие в научной или технической деятельности, связанной с физикой.

При организации исследования в процессе обучения физике школьники могут проходить все этапы, характерные для научного исследования. Это - обнаружение проблемы и постановка проблемы; поиск путей решения проблемы; получение результата (как правило, детерминированного); оценка результата и способа его достижения. При достаточной самостоятельности в исследовании школьники приобретают умения решения проблем на основе выдвижения и доказательства гипотез; умения разработки плана исследования; оценки результата; представления результата исследования.

Цель курса: дать представление об основах научно-исследовательской деятельности, обучить исследовательским умениям, привить вкус к исследованию, применить и развить проектные умения.

Задачи: формирование знаний об исследовательской работе; развитие познавательной активности; формирование творческого потенциала школьников; знакомство учащихся с проблемами технического развития современного общества и перспективами их решения; изучение актуальных научных открытий и биографий выдающихся ученых современности; формирование исследовательских умений и компетенций школьников; развитее проектных умений. Основные формы занятий: лекции, семинары, практическая, проектная и исследовательская деятельность.

Таблица 1. Учебно-тематический план

Методические рекомендации к проведению данного элективного курса приводятся в содержании диссертации.

По окончании проведения системы элективных курсов учитель оценивает уровни сформированности проектно-исследовательской компетенции, в состав которой входят: предметные знания; мотивация к проектно-исследовательской деятельности; умения (формулировать цель деятельности, планировать деятельность, осуществлять сбор и анализ информации, выдвигать и обосновывать гипотезу, выполнять эксперимент, представлять результаты, осуществлять рефлексию) по разработанным нами критериям (способы получения знаний, характер мотивации, степень проявления самостоятельности в деятельности).

Таблица 2. Количественная оценка степени сформированости проектно-исследовательской компетенции (способ получения знаний, приобретенных в процессе проектно-исследовательской деятельности)

Данную таблицу учитель дает заполнить ученикам, которые самостоятельно отмечают тот уровень, на котором они находятся.

Таблица 3. Количественная оценка степени сформированости проектно-исследовательской компетенции (характер мотивов деятельности)

Данную таблицу заполняет учитель по результатам анкет и беседы с учащимися (наблюдая за их работой).

Таблица 4. Количественная оценка степени сформированости проектно-исследовательских умений, входящих в состав проектно-исследовательской компетенции (степень проявления самостоятельности)

Для того, чтобы определить уровень сформированности проектно-исследовательской компетенции, учитель суммирует баллы из таблиц: способ получения знаний (по уровням); характер мотивации (по уровням); степень проявления самостоятельности (по уровням).

В результате суммирования всех компонентов проектно-исследовательской компетенции, можно выделить максимально количество баллов по указанным уровням: уровню «А» соответствует 29 баллов; уровню «Б» соответствует количество баллов от 30 до 58; уровню «В» соответствуют баллы от 59 до 87. Для того чтобы рассчитать количество баллов для определения уровня сформированности проектно-исследовательской компетенции, нами была разработана формула:

УСК=СПЗ+ХМ+СУ,

где УСК - уровень сформированости компетенции, СПЗ - способ получения знаний, ХМ - характер мотивации, СУ - сформированность умений.

Подсчет баллов по формуле можно осуществлять следующим образом.

Например, ученик А.Г. в таблице №2, отметил, что его способ получения знаний соответствует уровню «Б» (то есть он получил знания из учебника и рекомендуемых учителем источников), что соответствует 20 баллам. Значит СПЗ (ученика А.Г.)=20 (балла). Далее учитель на основе наблюдения и специальных анкет, позволяющих определить характер мотивации ученика, в соответствии с таблицей №3 отмечает, что у него преобладают внутренние мотивы к осуществлению проектно-исследовательской деятельности, следовательно, ХМ (ученика А.Г.)=15 (балла). После того как ученик выполнил исследовательский проект, учитель определяет уровень сформированности его умений в соответствии с таблицей №4. Если ученик А.Г. может формулировать цель с помощью учителя, то он зарабатывает 4 балла; планирует исследовательскую деятельность самостоятельно - 6 баллов; пользуется знаниями, приобретенными из учебника самостоятельно и другими источниками по рекомендации учителя - 4 балла; умеет самостоятельно выдвинуть и обосновать гипотезу - 6 баллов; самостоятельно планирует и самостоятельно выполняет эксперимент - 6 баллов; предлагает результаты и их оценку в виде доклада с компьютерной презентацией - 6 баллов; умеет самостоятельно осуществлять рефлексию - 6 баллов, то его суммарный балл СУ = 44. Таким образом, УСК (ученика А.Г.) = 20+15+44=79 (балла). Следовательно, проектно-исследовательская компетенция у ученика А.Г. сформирована на уровне «В», то есть ученик способен самостоятельно решать возникшие перед ним проблемы.

В третьей главе представлены результаты реализации разработанной автором методики по формированию проектно-исследовательской компетенции школьников в предпрофильных классах и классах физико-математического и естественнонаучного профилях. Опытно-экспериментальная работа была разбита на три этапа: поисково-теоретический, экспериментально-аналитический и контрольный.

В ходе первого этапа (2003-2005 гг.) осуществлялось изучение научно-методической литературы по теме исследования; изучение реального состояния учебно-воспитательного процесса по физике в предпрофильных и профильных классах. Особое внимание уделялось изучению организации и итогам внедрения проектной и исследовательской деятельности учащихся.

На втором этапе (2004-2006 гг.) выстраивалось экспериментальное обучение школьников проектно-исследовательской деятельности на элективных курсах для учащихся предпрофильной подготовки (9класс), а также для учащихся физико-математического и естественнонаучного профиля (10 класс).

На третьем этапе (2006-2007 гг.) продолжалось экспериментальное обучение школьников, осуществлялись: анализ полученных экспериментальных данных; обработка результатов эксперимента; формулировка выводов и рекомендаций.

В педагогическом эксперименте на разных его этапах принимали участие 95 учеников физико-математического профиля школы № 50 г. Томска, а также 102 ученика естественнонаучного профиля школы № 49 г. Томска.

Ниже приведена оценка результатов диссертационного исследования через достижения учащихся, участвовавших в эксперименте. Достижения учащихся, посещавших элективные курсы, направленные на формирование у них проектно-исследовательской компетенции, оценивались по следующим показателям: результаты предметных знаний по физике; изменение мотивации к изучению физики и мотивации на проектно - исследовательскую деятельность; сформированность проектно-исследовательской компетенции.

Оценка результатов предметных знаний по физике осуществлялась на основе сравнения результатов обучения физике учащихся, посещающих элективные курсы за год. На первом этапе мы брали годовые оценки учащихся за 8 класс, на втором этапе годовые оценки за 9 класс и на третьем этапе годовые оценки за 10 класс.

Сравнение уровня оценок учащихся по физике отображено на гистограмме (рис. 2). По вертикальной оси обозначено число учащихся (в %), по горизонтальной оси - годовые оценки учащихся по физике.

Рис. 2. Годовые оценки учащихся по физике

Анализ данной гистограммы говорит о том, что в конце 10 класса у учащихся, которые посещали систему элективных курсов, повысился уровень знаний по физике. Увеличилось число учеников, имеющих оценки «4» и «5», уменьшилось число учеников имеющих оценку «3». Таким образом, порядка 70% учащихся имеют годовые оценки «4» и «5» в девятом и десятом классах. По средним показателям мониторинга учащихся десятых профильных физических классов г. Томска, оценку отлично получили порядка 16% учащихся, по данным нашего мониторинга оценку отлично получили около 32% десятиклассников. Из сравнения можно сделать вывод, что результаты экспериментальных десятых классов выше средне городских.

Оценка изменения мотивации к изучению физики и мотивации на проектно-исследовательскую деятельность определялась на основе наблюдений учителя и специально разработанных анкет. Для этого на первом этапе учащимся 9 класса предлагалась Анкета №1, которая позволяет определить характер мотивации к изучению физики и Анкета №2, которая позволяет определить характер мотивации на проектную деятельность. На втором этапе учащимся 10 класса предлагалась та же Анкета №1 и Анкета №3, которая позволяет определить характер мотивации на проектно-исследовательскую деятельность. Во всех анкетах необходимо было отметить один вариант ответа.

Анкета №1. Почему Вы посещаете элективные курсы с углубленным изучением физики? Варианты ответов: а) потому что мне порекомендовали родители; б) потому что мне нравится учитель; в) потому что я хочу учиться в вузе с физической направленностью; г) потому что мне нравится изучать физику.

Анкета №2. Почему ты выбрал данный проект по физике? Варианты ответов: а) потому, что этот проект мне предложил учитель; б) потому, что этот проект выбрал мой товарищ; в) потому, что мне интересна тема проекта; г) потому, что мне интересно работать над проектом.

Анкета №3. Почему ты выбрал данный исследовательский проект по физике? Варианты ответов: а) потому, что этот исследовательский проект мне предложил учитель; б) потому, что этот исследовательский проект выбрал мой товарищ; в) потому, что мне интересна тема исследовательского проекта; г) потому, что мне интересно работать над исследовательским проектом.

Были получены следующие результаты, представленные на гистограммах (рис 2., рис.3). По вертикальной оси обозначено число учащихся (в %), по горизонтальной оси - варианты ответов на вопросы анкет.

Рис. 3. Оценка изменения мотивации учащихся к изучению физики

Рис. 4. Оценка изменения мотивации на проектно-исследовательскую деятельность

Анализ данных гистограмм показал, что в десятом классе в отличие от девятого класса, у учащихся происходит переход от внешней мотивации к внутренней, то есть при последовательном обучении проектно-исследовательской деятельности у учащихся возникает устойчивая мотивация к изучению физики, а также устойчивая мотивация к проектно-исследовательскую деятельность.

Оценка уровня сформированности проектно-исследовательской компетенции по уровню самостоятельности применения умений, входящих в состав данной компетенции (формулировать цель деятельности, планировать деятельность, осуществлять сбор и анализ необходимой информации, выдвигать и обосновывать гипотезу, выполнять эксперимент, представлять результаты эксперимента, осуществлять рефлексию) осуществлялась нами по разработанным критериям и уровням, приведенным в таблицах №2, №3, №4.

Результаты количественного соотношения учащихся, которые принимали участие в эксперименте, достигших того или иного уровня сформированности умений, входящих в состав проектно-исследовательской компетенции, отражены в Таблице 5.

Таблица 5. Результаты количественного соотношения учащихся достигших того или иного уровня по окончании эксперимента

Таким образом, экспериментальная методика формирования проектно-исследовательской компетенции при организации последовательной проектно-исследовательской деятельности на элективных курсах физико-математического и естественнонаучного профиля приводит к хорошему уровню усвоения физического материала, мотивирует школьников на проектно-исследовательскую деятельность и формирует проектно-исследовательскую компетенцию.

Заключение

элективный общеобразовательный исследовательский учащийся

В процессе теоретико-экспериментальной работы подтвердилась выдвинутая гипотеза исследования, решены поставленные задачи, получены выводы и результаты, вносящие определенный вклад в развитие методики обучения учащихся физического профиля (физико-математического, естественнонаучного и пр.).

Выполненное диссертационное исследование позволило сделать следующие выводы.

1. Предложен способ оценки результатов профильного обучения физике через формирование проектно-исследовательской компетенции учащихся.

Дано определение проектно-исследовательской компетенции, формируемой у учащихся физического профиля.

2. Предложена модульная структура элективных курсов, направленная на формирование проектно-исследовательской компетенции учащихся. Модульная структура позволяет последовательно формировать у учащихся предпрофильных классов и учащихся классов физического профиля проектные, а затем исследовательские умения. Овладение школьниками первоначально проектными умениями, стимулирует их к участию в проектной деятельности, мотивирует на выбор более сложной исследовательской деятельности. Обучение исследовательским умениям, включение школьников в исследовательские проекты завершает формирование проектно-исследовательской компетенции.

3. Разработана методика организации последовательной проектной и исследовательской деятельности в рамках модульных элективных курсов для учащихся 9 (предпрофильного) и 10 (профильного физического) классов.

Разработаны и апробированы программы элективных курсов для предпрофильного и профильного физического обучения, направленные на формирование проектно-исследовательской компетенции.

5. Определены способы управления проектной и исследовательской деятельностью учащихся на элективных курсах, позволяющие осуществлять формирование проектно-исследовательской компетенции в виде листов организации деятельности и рефлексивных листов.

6. Предложен способ качественной и количественной оценки степени сформированности проектно-исследовательской компетенции учащихся. Разработаны критерии качественной оценки степени сформированности проектно-исследовательской компетенции (способ приобретения знаний в работе над проектами, при выполнении исследований; характер мотивации деятельности, степень самостоятельности при выполнении проектной и исследовательской деятельности). Определены три уровня сформированности проектно-исследовательской компетенции (уровни «А», «Б», «В»). Достижение определенного уровня определяется на основе разработанной балльной оценки.

Результаты научного исследования могут быть использованы учителями физики, работающими в условиях профильного физического бучения.

По теме диссертационной работы опубликовано 10 работ (2 их них - в соавторстве). 1 из них - в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, выпускаемых в Российской Федерации:

Литература

1. Альникова Т.В. Организация проектно-исследовательской деятельности при обучении физике [Текст]/ Т.В. Альникова, Е.А. Румбешта// Вестник ТГПУ. Вып. 6 (57) серия: естественные и точные науки. - Издательство ТГПУ, 2006. -С. 172-174. (0,24 п.л.; авт. 70%).

2. Альникова Т.В. Внеурочное мероприятие по физике [Текст] / Т.В. Альникова // VII Всероссийская конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и образование» (14-18 апреля 2003 г.): материалы конференции: в 5 т. Т. 1: естественные и точные науки. -Томск: Издательство ТГПУ, 2003. - С.68-71. (0,18 п.л.).

3. Альникова Т.В. Физический эксперимент по геометрической оптике для гуманитарного профиля [Текст] / Т.В. Альникова// VIII Всероссийская конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и образование» (19-23 апреля 2004 г.): материалы конференции: в 6 т. Т. 1.: естественные и точные науки. -Томск: Центр учебно-методической литературы ТГПУ, 2004. - С.157-160. (0,25 п.л.).

4. Альникова Т.В. Элективный курс для старшеклассников по исследованию физических явлений и процессов [Текст] / Т.В. Альникова // IX Всероссийская конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и образование» (25-29 апреля 2005 г.): материалы конференции: в 6 т. Т. 1. Ч. 1.: естественные и точные науки. -Томск: Издательство ТГПУ, 2005. - С.3-5. (0,31 п.л.).

5. Альникова Т.В. Элективный курс для учащихся 9-х классов «Механика. Законы Ньютона» [Текст] / Т.В. Альникова // X Всероссийская конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и образование» (15-19 мая 2006 г.): материалы конференции: В 6 т. Т. 1. Ч. 2.: естественные и точные науки. -Томск: Издательство ТГПУ, 2006. - С.257-262. (0,31 п.л.).