1.2. Дидактические и психологические основы формирования современной образовательной среды по физике

Кабинет физики – это сложнейший комплекс средств педагогической деятельности. Теоретические основы педагогической деятельности заложены в ее фундаментальных дидактических принципах, которые в свою очередь служат основой для оценки места и роли школьного кабинета физики в учебном процессе, для определения закономерностей формирования содержания обучения и разработки методики преподавания.

К дидактическим принципам, обеспечивающим высокую эффективность обучения, в кабинете физики относятся: принцип связи обучения с жизнью, принцип научности, принцип доступности, принцип систематичности, принцип преемственности, принцип наглядности, принцип мотивационной стимуляции, принцип педагогической технологичности.

Принцип связи обучения с жизнью относится непосредственно к отбору содержания обучения. Значение школьного кабинета физики в реализации этого принципа состоит прежде всего в расширении с помощью учебно-материальных средств (учебного оборудования, учебно-наглядных пособий и т. п.) жизненного опыта обучаемых.

Принцип научности – это требование строгого соответствия содержания образования уровню современной науки. Принцип предполагает соответствие учебно-материальной базы кабинета современному уровню развития науки, области знаний и культуры, вооружение обучаемых достоверной научной информацией и современными способами учебно-познавательной деятельности.

Принцип доступности предполагает при обучении в кабинете физики обеспечение логической последовательности в изложении учебного материала, опору на предшествующий познавательный опыт обучаемого. Для формирования учебно-материальной базы кабинета принцип доступности позволяет определить отбор учебного оборудования и методы его применения с точки зрения возрастных возможностей обучаемых, а для педагогов он служит опорой при определении методики работы с учебным оборудованием.

Этот принцип определяет поиск специальных приемов использования учебного оборудования с учетом возрастных особенностей обучаемых, их интересов и уровня знаний. Обеспечение доступности учебных приборов не должно сводиться к стремлению сделать их очень простыми. Чрезмерное упрощение учебных приборов ведет к потере интереса обучаемого не только к данной практической работе, но и к самой учебной теме. Не допустима и чрезмерная сложность в конструкциях учебного оборудования. Она притупляет интерес обучаемых к проблеме, вызывает желание уйти от трудностей.

Принцип систематичности заключается в обеспечении последовательного усвоения обучаемым определенной системы знаний. В этом педагогу помощь оказывают комплексы учебно-технических средств кабинета физики. Особая роль в них отводится современным автоматизированным комплексам, способствующим лучшему усвоению обучаемым учебного материала.

Обеспечению систематичности и последовательности в обучении способствует также контроль знаний обучаемых. Для этих целей в настоящее время широко используют в кабинетах физики компьютерные контролирующие средства.

Принцип преемственности проявляется в реализации взаимосвязей между событиями и явлениями в процессе их развития. Демонстрации этого в значительной степени способствует использование учебно-наглядных пособий кабинета физики. В учебной информации, предъявляемой обучаемому техническими средствами кабинета физики, должна прослеживаться зависимость между объектами, событиями и явлениями науки.

Принцип наглядности. Наглядность в дидактике понимается более широко, чем непосредственное зрительной восприятие. Она включает в себя и восприятие через моторные, тактильные (от лат. tactus – чувство, осязание) ощущения. Чем более разнообразны чувственные восприятия учебного материала, тем лучше он усваивается. Учебно-наглядные средства кабинета способны внести элементы эмоциональности в процесс представления учебной информации и в действия по ее переработке. Но быстро возникший интерес к учебному материалу, не будучи подкреплен соответствующей работой, углубляющей его, может скоро исчезнуть. Поэтому важно использовать учебно-наглядные пособия не случайно, а в обоснованной системе, последовательности, преследующей, кроме основных задач, и задачу укрепления интереса к обучению.

Принцип наглядности является основополагающим при применении учебно-технических средств. Реализация принципа наглядности на практике тесно связана с определением содержания и технологии применения учебно-материальной базы кабинета физики для различных форм и видов деятельности педагога и обучаемых.

Принцип мотивационной стимуляции предполагает при применении учебно-наглядных пособий и учебного оборудования по физике использование приемов, основанных на мотивах, побуждающих обучаемого к активному поиску решения учебной физической задачи, способствующих устойчивому интересу при выполнении практических заданий или достижении поставленной цели.

Активизация обучения тесно связана с формированием устойчивого познавательного интереса, чему во многом способствует новизна в содержании учебного материала, вызывающая необходимую реакцию обучаемого. Значительную роль в обеспечении этого условия (новизна содержания) играют современные учебные физические приборы.

Значительное влияние на формирование интереса учащихся к физическим знаниям оказывает историзм в обучении, принятый как важный принцип сообщения учебного материала.

Интерес подкрепляется также в тех случаях, когда обучаемые четко понимают практическую необходимость получаемых знаний для дальнейшей жизни.

Значительно повышается интерес обучаемых за счет организации познавательной деятельности, рассчитанной на увеличение самостоятельной работы, включение разнообразных заданий поискового характера, создание проблемных ситуаций. В этом отношении современные учебные физические приборы обладают огромными возможностями.

Принцип педагогической технологичности предусматривает адекватность применяемых учебно-материальных средств кабинета конкретным технологическим приемам и методам работы педагога-физика. Большое значение для реализации этого принципа имеют уровень знаний педагога, его мастерство, опыт в области эксплуатации учебного оборудования.

Учебно-материальная база образовательной среды по физике должна обеспечить применение деятельностного подхода в кабинете физики.

При деятельностном подходе в условиях кабинета физики используются те же учебно-материальные средства, что и при любых других подходах: экспериментальные установки, физические приборы, компьютерные пособия и т. п. Однако имеется определенная специфика в подборе учебно-материальных средств при организации обучения на деятельностной основе. Так, при традиционном объяснении учителем какого-либо физического явления достаточно проиллюстрировать это явление на одной экспериментальной установке, с одним физическим объектом. Если же учитель физики организует деятельность учащихся по созданию понятия о физическом явлении, необходима серия экспериментов с разными физическими объектами, при разных физических воздействиях и разных условиях. И значит, учителю требуется использовать несколько экспериментальных установок, работающих в комплексе. Например, традиционно явления отражения и преломления света демонстрируются на границе раздела воздух – стекло или воздух – вода. Для организации самостоятельного «открытия» посредством собственной деятельности учащимся необходимо создать условия, в ходе которых будет продемонстрирована серия экспериментов с другими средами.

Другой пример: традиционно явление круговорота воды в природе иллюстрируют показом слайдов. Для организации самостоятельного «открытия» посредством собственной деятельности учащимся необходимо создать условия, в ходе которых будет продемонстрирована серия компьютерных слайдов и одновременно динамических фрагментов видеофильма, которая приведет учащихся к выводу о том, что происходит постоянная циркуляция воды в природе вследствие периодической смены процессов испарения и конденсации. Для закрепления учащимися полученных знаний об этом природном явлении и контроля усвоения нового материала необходима работа с техническими средствами, обеспечивающими контроль и обобщение знаний.

Кроме традиционных средств обучения при деятельностном подходе, применяются специальные учебно-технические средства, обеспечивающие управление процессом усвоения знаний и действий. Это специальные компьютерные обучающие и контролирующие аппаратно-программные средства. Необходимость использования таких средств сводится к следующему. Если при традиционном обучении учитель физики предпочитает объяснять новый материал, считая его недоступным для самостоятельного изучения, то при деятельностном подходе учитель ищет такие учебно-технические средства поддержки, которые позволяют учащимся выполнять запланированные действия самостоятельно. Например, при обучении учащихся решению физических задач существенную помощь оказывают обучающие компьютерные программы и тренажеры. Эти средства проектируются так, что в результате методы решения физических задач того или иного типа выбираются самим учащимся. На начальных этапах обучения для организации деятельности учащихся по составлению метода решения физических задач компьютер использует набор фрагментов, в которых описываются отдельные действия, составляющие метод. Учащимся предлагается установить последовательность действий, расставить компьютерные фрагменты по порядку.

Таким образом, суть использования учебно-технических средств кабинета физики при реализации деятельностного подхода состоит в том, что с их помощью организуется деятельность самих учащихся по созданию и применению отдельных элементов или системы физических знаний. Самостоятельное выполнение учащимися запланированных действий обеспечивается предварительно разработанной и заложенной в техническое средство (обучающую машину) программой деятельности учащегося и специально подобранными информационными дидактических средствами. Программа деятельности учащегося может быть разработана и заложена в обучающее техническое средство непосредственно учителем, для этого используются специальные инструментальные компьютерные программы, или заимствована из серийно выпускаемых информационно-дидактических средств.

На базе описанных выше дидактических принципов были сформулированы ведущие дидактические требования к оборудованию учебных кабинетов физики. Каждый учебный кабинет физики должен:

а) обеспечить учителю и учащимся оптимальные условия для повышения качества учебно-воспитательного процесса;

б) позволить учителю применять наиболее эффективные методы и приемы работы на уроке и во время внеурочных занятий;

в) способствовать эффективному использованию учебного оборудования и технических средств обучения.

При оборудовании кабинетов необходимо учитывать не только педагогические требования, но и эргономический подход к созданию разнообразных предметов учебного оборудования с учетом особенностей деятельности учителя и учащихся при изучении физики. В соответствии с этими требованиями необходимо: оптимально организовать рабочие места учителя и учащихся; обеспечить возможность всех функциональных действий во время урока; создать благоприятные условия для учебного процесса по предмету с помощью применения разнообразных методов и приемов; предусмотреть оптимальные условия для рационального использования средств обучения; обеспечить надежность и долговечность используемого оборудования; добиться рационального использования учебной площади кабинета.

Обязательно должны учитываться и соблюдаться эстетические требования (интерьер кабинета, дизайн приборов).

На основе дидактических и эргономических требований сформулированы перечисленные ниже принципы организации современного кабинета физики общеобразовательной школы, которые следует рассматривать в тесной связи с содержанием, организационными формами и методами обучения физике.

Общий принцип – оборудование кабинета физики должно полностью соответствовать содержанию образования, методам обучения и учебному эксперименту по курсу элементарной физики.