Касперський Анатолій Володимирович. Радіоелектроніка в системі формування фізичних і технічних знань у середніх загальноосвітніх та вищих педагогічних навчальних закладах

Краткое описание

Касперський Анатолій Володимирович. Радіоелектроніка в системі формування фізичних і технічних знань у середніх загальноосвітніх та вищих педагогічних навчальних закладах: дисертація д-ра пед. наук: 13.00.02 / Національний педагогічний ун-т ім. М.П.Драгоманова. - К., 2003

Касперський А.В. Радіоелектроніка в системі формування фізичних і політехнічних знань у середній загальноосвітній та вищій педагогічній школах. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора педагогічних наук за спеціальністю 13.00.02. теорія і методика навчання фізики. Національний педагогічний університет імені М.П. Драгоманова, Київ, 2003.
У дисертації викладено авторську концепцію вивчення радіоелектроніки у середній та вищій педагогічній школах за ступеневою системою освіти у шкільному курсі фізики, через факультативи, гуртки технічної творчості, інтегровані з фізикою навчальні предмети та при фаховій підготовці вчителів фізики і трудового навчання у педагогічному вузі. Аналізуються засоби модифікації структури курсу як системи формування фізичних і технічних знань у загальноосвітній та вищій педагогічній школах. Розглянуто наукові, психолого-педагогічні основи підвищення пізнавальної активності учнів і студентів, формування змісту, форм і методів навчання радіоелектроніки на основі міжпредметних зв’язків з фізикою та загально-технічними дисциплінами.

У дисертаційній роботі зроблено теоретичне узагальнення і показано нове практичне розв’язання проблеми формування фізичних і технічних знань у середніх загальноосвітніх і вищих педагогічних навчальних закладах шляхом створення цілісної системи вивчення радіоелектроніки.
Необхідність і своєчасність такого дослідження зумовлені пріоритетним положенням фізики і радіоелектроніки у сучасних умовах розвитку іноваційних виробничих технологій, у вирішенні проблем фахової і методичної підготовки вчителів фізики і виробничих технологій до виконання ними навчально-виховних функцій у рамках сучасної парадигми та стандартів освіти.
Вивчено сучасний стан проблеми навчання фізики і радіоелектроніки у середній загальноосвітній школі і методичної підготовки вчителів фізики, інтегрованих фізико-технічних дисциплін. Встановлено, що існуючі системи вивчення радіоелектроніки у школі та педагогічних вузах України не забезпечують належної репрезентації цієї важливої трансгалузевої науки у нових конкурентноздатних виробничих технологіях, а також її теоретичної і методичної ролі у формуванні фізико-технічних знань учнів і студентів для подальшого їх використання на практиці.
Ретроспективним оглядом і дослідженням соціально трансформаційних тенденцій вивчення фізики і технічних дисциплін у педагогічних вузах і середніх загальноосвітніх школах України встановлено, що науково-технічному і промисловому зростанню економіки держави передує 8-10 років розширеного і поглибленого вивчення фізики у школі та педагогічних навчальних закладах, зростання рівня їх методичної і експериментальної бази. Виявлені суспільно-економічні передумови досліджень у галузі радіоелектроніки, напрямків розвитку високотехнологічних електронних систем і удосконалення структури вивчення прикладних фізичних дисциплін.
Інтеграційні процеси освіти України у світову систему пов’язані з комплексом протиріч і раціональним їх розв’язанням. В умовах реформування школи і вищої педагогічної освіти система методичної підготовки вчителів фізики та виробничих технологій не задовольняє у достатній мірі вимоги соціального замовлення суспільства. Тому є необхідність удосконалювати її з урахуванням специфіки і різноплановості вимог до діяльності вчителя за умови ступеневої освіти та тенденцій інформаційно-комунікаційних технологій.
Дослідження різних підходів до вивчення радіоелектроніки у школі, виокремлення її як навчального розділу курсу фізики, гурткової та факультативної форм навчання, аналіз існуючих посібників і програм, обумовили розробку власної ступеневої диференційованої моделі вивчення курсу в основній і старшій загальноосвітніх школах.
До особливостей розробленої моделі вивчення радіоелектроніки у середній загальноосвітній школі та аналогічної моделі у вищому педагогічному навчальному закладі слід віднести: дотримання освітніх стандартів; визначення інваріантної і варіативної складової змісту при профільному (фаховому) навчанні; поглиблення теоретичних знань курсу (зокрема, формування основних понять, вивчення закономірностей і процесів, що мають чітку фізичну інтерпретацію); поєднання теорії, сучасних технологій навчання і навчального експерименту; створення умов для розвитку науково-технічної творчості. Навчання радіоелектроніки у загальноосвітній школі та педагогічному вузі, безумовно, можливе лише у контексті міжпредметних зв’язків з фізикою, математикою, автоматикою, обчислювальною технікою та іншими технічними дисциплінами.
При створенні моделі навчання курсу Радіоелектроніка і електронні системи” у педагогічному вузі були розроблені критерії вимог, які враховують оптимальний рівень знань і умінь фахівця, зокрема уміти: пояснити процеси і закономірності у електронних системах, користуючись фізичними законами і поняттями; створити навчально-експериментальну базу в школі та ефективно її використовувати; користуватися шкільною радіоелектронною оргтехнікою і радіо-, телекомунікаціними системами, знати їх будову; організовувати науково-дослідницьку роботу учнів з використанням радіоелектронних приладів та ін.
Пошуковий експеримент і теоретичні дослідження засвідчують, що в умовах інформатизації і розвитку телекомунікаційних систем та переходу до неперервної освіти необхідна фундаментальна і методична освіта вчителів фізики та вчителів інтегрованих з фізикою технічних дисциплін. З цією метою доцільним є впровадження дистанційних форм навчання з використанням комп’ютерного моделювання та мультимедійних посібників.
Новим у дослідженні є створення системи вивчення радіоелектроніки у тісному зв’язку з фізикою за принципами неперервності і послідовності навчання у школі і педагогічному вузі, професійного відбору учнів через особистнісно-орієнтоване навчання у профільних класах, ліцеях, очно-заочній фізико-технічній школі, участь у гуртках, факультативних заняттях, МАН. Новим є також проектування змісту, форм і методів вивчення радіоелектроніки у вузі на шкільний процес; розробка власної концепції рівневого вивчення радіоелектроніки в школі, яка опирається на психолого-фізіологічні вікові особливості учнів; рівень фахової підготовки майбутнього вчителя і його знання радіоелектроніки; дієвісно-особистнісний підхід до навчання; психологічні основи методичної системи підготовки майбутнього вчителя фізики і виробничих технологій; власні дидактичні розробки дисертанта.
У процесі експериментальних досліджень одержані такі результати:

Розроблена структурна схема радіоелектроніки як навчального предмету. Визначені: функції радіоелектроніки у навчальній, методичній, науковій і виховній роботі у школі і вузі; тематично-структурні зв’язки фізики і радіоелектроніки; головні завдання радіоелектроніки у формуванні фізичних і технічних знань учнів загальноосвітніх шкіл і студентів вищих педагогічних навчальних закладів.

Сформульовані визначальні чинники варіативної та інваріантної побудови курсу Радіоелектроніка та електронні системи” як логічно-понятійного структурування і фахової спрямованості навчання студентів педагогічних вузів фізичних і загальнотехнічних спеціальностей. Розроблена неперервно-послідовна система рівневого вивчення навчального предмету за блочно-модульним принципом.

На основі суб’єктно-дієвісних підходів до вивчення радіоелектроніки розроблено науково-методичну психолого-фізіологічну концепцію модифікації структури курсу, формування змісту навчання як неперервного когнітивного процесу в середній загальноосвітній та вищій педагогічній школах. Створені блочно-модульні навчальні програми курсу і засоби організаційного забезпечення знань студентів. Доведено значення системності логічно-структурної понятійної побудови курсу радіоелектроніки у загальній структурі наукового пізнання.
Виявлені, проаналізовані і систематизовані структурно-тематичні зв’язки курсів Радіоелектроніка і електронні системи” та Загальна фізика”, які визначають методи і засоби формування фізичних і технічних знань учнів і студентів у процесі вивчення радіоелектроніки. Обгрунтоване значення фізичної мови, фізичних законів і закономірностей при формуванні концептуальних понять у радіоелектроніці, аналізі процесів, явищ і технічних закономірностей у радіоелектронних системах. Запропоноване паралельне вивчення логічно-змістовних взаємодоповнюючих інтегральних тем для поглиблення знань навчальних курсів фізики і радіоелектроніки. Визначені роль і місце фізичних задач, експериментально-розрахункових і тестових завдань у формуванні правильних фізичних уявлень про радіоелектронні процеси, показано реверсивний вплив технічних уявлень на розуміння теоретичних фізичних закономірностей.
Базуючись на науково-методичних основах формування змісту навчання як сукупності теоретичних і практичних форм, методів і засобів, що характеризують навчальний процес і забезпечують достатній рівень знань, сформульовані принципи удосконалення класичних і впровадження іноваційних технологій навчання радіоелектроніки у середніх загальноосвітніх і вищих педагогічних навчальних закладах. Розроблені форми і методи впровадження нових технологій навчання, зокрема, дистанційної освіти і засобів самостійного вивчення радіоелектроніки, використання комп’ютерної графіки і моделювання, мультимедійних посібників як варіативного методу навчання. Створені комп’ютерні і телевізійні посібники з демонстраційно-лабораторного експерименту.
На основі експериментальних досліджень запропонована система вивчення розділів курсу радіоелектроніки, яка передбачає шлях від загального до конкретного з поетапним вивченням складових структурних елементів радіо- і телелінії передачі сигналів інформації. Обгрунтований вибір і здійснена методична розробка тем, що є базовими і принциповими у формуванні знань з радіоелектроніки і виясненні фізичних закономірностей і процесів у електронних системах.
Сформульовані психолого-педагогічні засади активізації пізнавальної діяльності як домінантного фактору у формуванні фізичних і технічних знань студентів при вивченні радіоелектроніки. Досліджена роль внутрішньої і зовнішньої системи управління як засобу оптимізації навчання. Удосконалена система інтенсифікації навчання шляхом впровадження ефективних методів діагностики знань з використанням уніфікованих тестових завдань та варіативної компоненти блочно-модульного контролю. Вироблена методика рейтингового контролю знань курсу Радіоелектроніка і електронні системи” студентами фізичних та інтегрованих з фізикою спеціальностей.
Визначена роль навчального експерименту, охарактеризовані особливості класичного і комп’ютерно модельованого представлення процесів і закономірностей у схемах радіоелектронних блоків. Розроблені методичні поради по виконанню демонстраційного та лабораторного експериментів. Створений інваріантний критерій знань студентів (учнів) з радіоелектроніки, який базується на осмисленому виборі методів і засобів дослідження, знанні фізичних закономірностей і процесів, фізико-технічних підходах до експерименту.
Розроблена система вивчення радіоелектроніки у основній та старшій загальноосвітній школі через гуртки технічної творчості, факультативи, конкурсні наукові роботи, уроки фізики і виробничого навчання, що визначило зацікавленість курсом радіоелектроніки і підвищення рівня знань з фізики. Створені навчально-методичні засоби лабораторно-демонстраційного експерименту з фізики і радіоелектроніки. Доведено доцільність виконання конструкторських робіт за принципом комутації та об’єднання модульних блоків універсальних навчальних пристроїв для одержання елементів структури, функціональних вузлів і радіотехнічних пристроїв.
Запропоновані форми, методи і засоби розвитку творчо-наукових і технічно-конструкторських здібностей учнів загальноосвітніх шкіл і студентів вищих педагогічних навчальних закладів. Вказані перспективні напрямки використання радіоелектроніки у наукових роботах з математики і фундаментальних теоретичних та експериментальних фізичних дослідженнях як засобу фахової підготовки вчителів фізики, інтегрованих з фізикою технічних дисциплін та вчителів виробничих технологій.
Ефективність запропонованої системи формування фізичних і технічних знань учнів та студентів у процесі вивчення радіоелектроніки підтверджена результатами педагогічного експерименту у середніх загальноосвітніх та вищих педагогічних навчальних закладах України.