МЕТОДИКА НАВЧАННЯ ЕЛЕКТРОМАГНЕТИЗМУ В ОСНОВНІЙ ШКОЛІ В УМОВАХ ДИФЕРЕНЦІАЦІЇ НАВЧАННЯ Автореферат

Вступ. Обґрунтовано актуальність теми дослідження, охарактеризовано загальний стан розробки проблеми, визначено мету, об’єкт, предмет і сформульовано гіпотезу дослідження, здійснено вибір методів і методологічної основи дослідження, розкрито наукову новизну, теоретичне й практичне значення виконаного дослідження, наведено відомості про особистий внесок здобувача, апробацію результатів, публікації, загальну структуру та обсяг дисертації.

Перший розділ «Предмет і теоретичні основи дослідження».

На основі огляду науково-методичної та навчальної літератури і педагогічної практики здійснено критичний аналіз сучасного стану методики навчання електромагнетизму в основній школі, починаючи з 1967 р. Традиційна методика має значні здобутки при вивченні питань електромагнетизму й надає учням достатньо об’ємну та певним чином упорядковану систему знань, поєднуючи емпіричний підхід з формуванням у свідомості учнів доступних теоретичних узагальнень, опираючись на широке використання фізичного експерименту, і орієнтується в основному на індуктивний метод пізнання, доповнюючи його, по можливості, дедуктивним.

Особливу увагу приділено виявленню проблем, котрі потребують свого подальшого вирішення.

При вивченні електричних явищ потребують вирішення наступні питання.

1. При розгляді електризації та електричної взаємодії від самого початку учням демонструють взаємодію електрично заряджених тіл не тільки з іншими електрично зарядженими тілами, але й з електронейтральними тілами, що не сприяє виявленню головної властивості заряджених тіл та їх відмінності від незаряджених і веде до формування неправильних уявлень про можливість взаємодії заряджених частинок з електрично нейтральними (уперше це розкрито в роботах М. Ф. Вознюка).

2. Недостатньо розкрито, що електрична взаємодія має характер близькодії. Поняття електричного поля вивчають стисло, не торкаючись (або недостатньо аналізуючи) питання графічного його зображення. Недостатньо розкрито, що електричне поле є складовою більш загального електромагнітного поля (електричне поле постає неначе відокремлений самодостатній вид поля). Мало уваги приділено обґрунтуванню наявності енергії в електричного поля.

3. Потребує вдосконалення методика введення електричного заряду як фізичної величини. Недостатньо розкритим (або зовсім не розкритим) виявляється один з фундаментальних законів фізики – закон збереження електричного заряду.

4. При вивченні будови атому є резерви щодо поглиблення уявлень учнів про будову речовини. Потребує вдосконалення методика висвітлення основ електронної теорії та її використання для пояснення механізму електризації тіл.

5. При введенні поняття електричного струму неповно розкрито дію електричного поля на вільні позитивно та негативно заряджені частинки. Потребує вдосконалення методика вивчення природи електричного струму в електролітах (хімічна дія струму) і газах. Бажано розкрити уявлення про плазму.

6. Існує ускладнення в розкритті магнітної дії електричного струму ще до вивчення поняття магнітного поля. Ще в більшій мірі це стосується введення одиниці сили струму 1 А: переважна більшість учнів на цьому етапі не розуміють, чому між провідниками зі струмом існує саме магнітна взаємодія. Крім того, учні вчаться користуватись амперметром і вольтметром, практично не знаючи принципу їх дії.

7. Недостатньо розкрито фізичну суть електричної напруги, саме як енергетичної характеристики електричного поля.

При вивченні магнітних явищ потребують вирішення наступні питання.

1. Згідно з традиційною методикою, поняття магнітного поля вводять на основі досліду Ерстеда. Тобто одразу вводять достатньо складне загальне поняття магнітного поля як такого, що існує навколо провідників зі струмом, а значить, і навколо рухомих електрично заряджених частинок. При цьому не враховують, що магнітна взаємодія у свідомості учнів асоціюється спочатку не зі струмом, а через взаємодію постійних магнітів, яка за навчальною програмою вивчається в другу чергу.

2. Потребує уточнення поняття «лінії магнітного поля». Занадто стисло аналізується картина (спектр) ліній магнітного поля. Недостатньо розкрито, що магнітна взаємодія має характер близькодії, що магнітне поле є складовою більш загального електромагнітного поля як виду матерії. Мало уваги приділено обґрунтуванню наявності енергії в магнітного поля.

3. Потребує вдосконалення методика розкриття природи магнітного поля постійних магнітів і методика навчання теми «Магнітні властивості речовини».

4. При вивченні сили Ампера обмежуються тільки випадком взаємно перпендикулярного розташування провідника зі струмом і «ліній магнітного поля». Не проаналізована магнітна взаємодія паралельних провідників зі струмом, унаслідок чого виявився не розкритим фізичний зміст одиниці сили струму 1 А.

5. Потребує вдосконалення методика вивчення сили Лоренца, розгляд якої необхідний для надання учням узагальнених уявлень про дію магнітного поля.

При вивченні електромагнітної індукції необхідно вирішити наступне.

1. Згідно з Державним стандартом базової і повної середньої освіти, курс фізики основної школи повинен бути відносно завершеним і надавати учням цілісні уявлення про основні фізичні явища, у тому числі про електромагнітну індукцію.

2. Потребує подальшого вдосконалення методика розкриття фізичної суті двох типів ефектів електромагнітної індукції (на доступному для учнів рівні).

3. При вивченні питань практичного використання явища електромагнітної індукції на прикладі генератора змінного електричного струму й трансформатора обмежуються емпіричним рівнем, не висвітлюючи фізичну суть питань.

4. Недостатньо уваги приділено порівнянню електричного та магнітного полів. Зовсім не розглянуто питання відносності електричного й магнітного полів.

5. Основним недоліком традиційної методики, на нашу думку, є відсутність будь-яких уявлень про електромагнітне поле й електромагнітну взаємодію та відсутність об’єднуючої основи при вивченні електричних явищ, магнітних явищ і електромагнітної індукції.

Обґрунтовано наукові основи методики навчання електромагнетизму в основній школі за умов диференціації навчання.

1. Аналіз психолого-педагогічної літератури (Ж. Піаже, Л. С. Виготський, О. М. Леонтьєв, Д. Б. Ельконін, В. В. Давидов, Г. С. Костюк, В. А. Крутецький, В. С. Мухіна) щодо особливостей розумового розвитку підлітків свідчить, що основним когнітивним новоутворенням підліткового віку є формальне мислення та пов’язані з ним абстрактно-понятійне, гіпотетико-дедуктивне, теоретичне, наукове мислення, але рівень сформованості формального мислення в підлітків має дуже широкі межі, особливо на початку підліткового віку.

Ми орієнтуємось на використання: а) теорії провідної ролі навчання в розумовому розвитку учнів, особливо її висновку, що навчання здійснює свою провідну роль у розумовому розвитку учнів, перш за все, через зміст засвоюваних знань шляхом опанування науковими, а не емпіричними поняттями (Л. С. Виготський, О. М. Леонтьєв, Д. Б. Ельконін, Г. С. Костюк); б) теорії поетапного формування розумових дій та вчення про фактори і типи орієнтовної основи дій (П. Я. Гальперін, Н. Ф. Тализіна); в) розвиваючого навчання у трьох його основних напрямах: 1) дидактична система Л. В. Занкова (загального розвитку учнів шляхом навчання на високому рівні складності з провідною роллю теоретичних знань); 2) «змістовне теоретичне узагальнення» В. В. Давидова (дидактична система розвитку науково-теоретичного мислення шляхом віднаходження генетично-вихідного відношення з наступним сходженням від абстрактного до конкретного); 3) проблемне навчання (В. Оконь, О. М. Матюшкін, Р. І. Малафєєв та ін.).

2. Проаналізовано в науково-методичній, психолого-педагогічній літературі та в педагогічній практиці суть і особливості профільної диференціації, яка стає головним видом диференціації в старших класах, та допрофільної підготовки, що запроваджується у 8–9 класах основної школи за 12-річного терміну навчання. Зроблено висновок, що поряд з безпрофільним навчанням основного загалу учнів основної школи як доповнення до цієї загальної тенденції існують підстави для запровадження поглибленого вивчення електромагнетизму в умовах допрофільної диференціації навчання в основній школі нового типу. Реалізувати це можна за рахунок передбаченого у Державному стандарті перерозподілу між освітніми галузями до п’ятнадцяти відсотків інваріантної частини навчального часу та у формі факультативних занять. Це враховує індивідуальні запити і сприяє розвиткові талановитої та творчо обдарованої молоді. Але відбір учнів, готових до поглибленого вивчення фізики у підлітковому віці, необхідно проводити дуже виважено.

3. Аналіз науково-методичної літератури та педагогічної практики останніх десятиліть переконливо характеризує генералізацію навчального матеріалу як один з найефективніших методів удосконалення шкільного курсу фізики як у старшій, так і в основній школі. У методиці термін «генералізація» означає виділення загального, головного принципу (ідеї) та побудову на цій основі методики навчання з підпорядкуванням часткового, окремого головному. Охарактеризовано загальновживані терміни «генералізація знань», «генералізація навчального матеріалу», «генералізація змісту навчального предмету».

Проаналізовано сучасний стан генералізації навчального матеріалу курсу фізики старшої школи в цілому та електромагнетизму зокрема з метою можливої їх адаптації до основної школи.

Проаналізовано особливості генералізації навчального матеріалу курсу фізики основної школи: починаючи з 1967 р. генералізація значної частини навчального матеріалу здійснюється на основі двох теорій – елементів молекулярно-кінетичної теорії будови речовини та елементів електронної теорії (В. Г. Разумовський).

Окрім того, чітко простежується явищний (феноменологічний) підхід, пов'язаний з розвитком уявлень про основні фізичні явища відповідно до ускладнення форм руху матерії. Для базового відносно завершеного курсу фізики основної школи за 12-річного терміну навчання О. І. Бугайов, О. І. Ляшенко, М. Т. Марти-нюк пропонують поєднати «явищний» (феноменологічний) підхід і адаптовані до навчання початкові відомості відповідних фізичних теорій.

Електричні й магнітні явища та електромагнітну індукцію в основній школі вивчають відносно відокремлено, навчання електромагнетизму в основній школі не має об’єднуючої основи. Наше завдання полягає в установленні такої об’єднуючої основи та в упровадженні генералізації навчального матеріалу з електромагнетизму в основній школі.

Другий розділ «Удосконалення змісту, структури й методики навчання електромагнетизму в основній школі на засадах генералізації знань за умов диференціації навчання».

1. Розширено зміст поняття «генералізація» за рахунок використання термінів: «генералізація змісту й структури навчального предмету (фізики)», що передбачає відшукання загального, головного не тільки на рівні змісту певного навчального предмету (фізики), але й чітке відображення генералізації змісту в побудові структури навчального предмету; «генералізація змісту, структури й навчального матеріалу з електромагнетизму» (або його скорочений аналог «генералізація електромагнетизму»), що полягає в установленні загальної, головної об’єднуючої основи на всіх рівнях: як на рівні змісту й структури, так і на рівні всього навчального матеріалу з електромагнетизму.

2. Дістали подальший розвиток ідеї, що об’єднуючою основою при вивченні всіх тем електромагнетизму можуть служити поняття електромагнітного поля (С. Є. Каменецький) та поняття електромагнітної взаємодії (В. В. Мултановський), адаптовані до сприйняття учнями основної школи. Обґрунтовано ефективність сумісного використання цих двох об’єднуючих понять.

На основі аналізу структури електромагнетизму вперше обґрунтовано, що поняття електромагнітної взаємодії та електромагнітного поля, адаптовані до сприйняття учнями, доцільно формувати в їх свідомості на якісному рівні саме в основній школі; що ці поняття є ядром генералізації електромагнетизму, а генералізація електромагнетизму на основі цих понять є відправною точкою вдосконалення методики навчання електромагнетизму в основній школі. Концептуально обґрунтовано наступне: оскільки генералізація електромагнетизму передбачає повноцінне використання елементів електронної теорії, а для всього курсу фізики основної школи в цілому характерним є явищний підхід, то при генералізації змісту, структури й навчального матеріалу з електромагнетизму ми поєднуємо два визначальні напрями генералізації: 1) генералізація на основі понять електромагнітної взаємодії та електромагнітного поля, а також елементів електронної теорії; 2) явищний (феноменологічний) підхід.

Указана генералізація відповідає засадам побудови базового відносно завершеного курсу фізики основної школи й дозволяє: а) об’єднати навколо спільного теоретичного ядра весь навчальний матеріал, що полегшує його сприйняття та усвідомлення учнями; б) надати узагальнені, доступні учням знання з електромагнетизму; в) поєднати індуктивний та дедуктивний підходи в навчанні; г) поєднати розвиток наочно-образного й емпіричного та абстрактного й теоретичного мислення учнів.

3. Відповідно до вибраних напрямів генералізації вдосконалено зміст і структуру навчання електромагнетизму, що дозволило вирішити проблеми, характерні для традиційної методики, і привело до побудови принципово нової методики навчання електромагнетизму в основній школі.