WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Развитие парадоксальности мышления как фактор обеспечения физического образования

Автореферат докторской диссертации по педагогике

 

На правах рукописи

                                                                                                 УДК 372.853          

 

 

 

 

 

Ситнова Елена Владимировна

 

 

 

 

Развитие парадоксальности мышления

как фактор обеспечения качества

ФИЗИЧЕСКОГОобразования

 

 

 

Специальность: 13.00.02 ? теория и методика обучения

и воспитания (физика, уровень общего образования)

 

 

 

 

 

Автореферат

 

диссертации на соискание ученой степени

доктора педагогических наук

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Санкт – Петербург

2009

Работа выполнена на кафедре методики обучения физике государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Российский государственный  педагогический университет им. А.И. Герцена»

 

 

 

 

 

Научный консультант:             

 

 

 

 

Официальные оппоненты:         

 

 

                                                         

 

 

 

Ведущая организация:

 

 

академик РАО, доктор физико-математических наук, профессор

КОНДРАТЬЕВ АЛЕКСАНДР СЕРГЕЕВИЧ

 

доктор физико-математических  наук, профессор

УЗДИН ВАЛЕРИЙ МОИСЕЕВИЧ

доктор педагогических наук, профессор

СОКОЛОВА ИРИНА ИВАНОВНА

доктор педагогических наук, профессор

ЕФРЕМОВ ОЛЕГ ЮРЬЕВИЧ

 

Санкт-Петербургская академия

постдипломного педагогического образования

 

 

Защита состоится «  ____   »    _______________   2009 года в _______ часов на заседании диссертационного совета Д 212.199.21 по защите диссертации на соискание   ученой степени доктора наук при Российском государственном педагогическом  университете  им. А.И. Герцена  по адресу: 191186, Санкт-Петербург, наб. р. Мойки, 48, корп.3, ауд. 52.

 

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Российского  государственного  педагогического  университета  им.  А.И. Герцена

 

 

 

 

 

 

Автореферат разослан «  ______  »  _______________  2009 г.

 

 

 

Ученый секретарь диссертационного Совета

кандидат физико-математических наук,

доцент                                                                                                            Н.И. Анисимова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

 

В процессе повышения качества школьного образования, обеспечения более его высокого уровня должно быть решено несколько задач. Основные из которых: обеспечить овладение учащимися твердо установленным объемом знаний и умений и создание возможности углубленного изучения школьных курсов для учащихся, проявляющих повышенный интерес и склонность к тем или иным предметам, что приводит к развитию их творческих способностей. Именно этим объясняется

Актуальность проблемы развития мышления, являющегося важнейшим условием становления личности в целом.

Одно из направлений развития методики обучения физике должно осуществляться в таком ключе, чтобы ориентировать учебный процесс на выявление лиц склонных к исследовательской деятельности, способных к физике учащихся, создающих на уроке особого рода «физическую атмосферу». Образование от «справочного» знания должно перейти к образованию «научному».

В соответствии с одним из основных принципов дидактики – принципом развивающего обучения, а также в соответствии с целями физического образования, одной из которых является - формирование научного мышления и мировоззрения учащихся, овладение ими методами научного познания природы, на данном этапе перехода к образованию научному, решению ряда исследовательских задач, необходимо вести речь о развитии физического мышления обучаемых. Физическое мышление является специфическим в том плане, что оно проявляется в исследовании (изучении) содержания физики с помощью физических методов с использованием всех структурных элементов знаний.

Приведенный в диссертационном исследовании анализ показал, что именно физическое мышление может в настоящее время рассматриваться как эталон научного мышления. Физическое мышление вовсе не есть само собой разумеющийся прием, к нему надо привыкать, оно достигается длительным упражнением и обучением, и одна из главных задач преподавания физики – в воспитании этого мышления.

Особое место в условиях повышения качества обучения физике занимает проблема развития определенной черты физического мышления, обычно понимаемой как его «парадоксальностью». Парадоксальность – характерная черта современного научного познания мира. Понятие парадоксальности мышления весьма многогранно. Одной из его основных характеристик, является способность увидеть различные варианты трактовки полученного результата, а также связь между различными, на первый взгляд, не связанными между собой явлениями и описывающими их понятиями.

Вот как оценивал эту проблему А. Эйнштейн: «Как человек, пытающийся описать мир, не зависящий от актов восприятия, он (ученый) кажется реалистом. Как человек, считающий понятия и теории свободными (не выводимыми логическим путем из эмпирических данных) творениями человеческого разума, он кажется идеалистом. Как человек, считающий свои понятия и теории обоснованными лишь в той степени, в которой они позволяют логически интерпретировать соотношения между чувственными восприятиями, он является позитивистом. Он может показаться точно так же и платоником и пифагорийцем, ибо он считает логическую простоту непреложным и эффективным средством своих исследований». Трудно дать более исчерпывающую характеристику мышления действительно гениального исследователя, которая так ярко отражала бы его парадоксальность.

Развитие парадоксального характера мышления обучаемых, не отменяет все остальные цели обучения физике, начиная от усвоения определенной совокупности конкретных физических знаний, овладения основными методологическими принципами физики и ее математическим аппаратом, развития высшей степени физического понимания и т.д. Напротив, выработка парадоксального характера мышления производится именно на основе этих фундаментальных моментов физического образования, и параллельно с ними представляя собой, восхождение на вершину, которая включает в себя все эти моменты. Фактически это последний штрих в полноценном физическом образовании, знаменующий  становление компетентности ученого как исследователя природы.

Выработку парадоксального характера физического мышления следует начинать буквально с первых шагов обучения физике, четко определяя при этом педагогическую задачу – какую именно черту парадоксальности следует подчеркивать, разбирая тот или иной конкретный вопрос. Школа должна обеспечивать условия для формирования в каждом ученике свободной критически мыслящей творческой личности, способной осознать и развивать свои задатки и склонности, найти свое место в жизни. В процессе создания условий для самообразования учащихся, учитель должен готовить их к оценке парадоксальности физических теорий систематическим включением физических парадоксов в практику преподавания.

Обнаружение парадоксального, раскрытие назначения парадокса, как источника новых приобретений в знаниях, его роли в достижении плодотворных идей – является важным этапом освоения методологии физики и одним из важнейших компонентов обучения физике. Физические парадоксы повышают эффективность обучения физике в высшей и средней школе, что ведет к развитию физического мышления, а, следовательно, повышению качества физического образования. Задача учителя заключается в сообщении учащимся максимально возможной суммы знаний, в обучении его основам наук, развития парадоксального характера физического мышления, способности приобретать знания самостоятельно. Следует отметить, что идеализация и моделирование является одним из основных методов теоретического познания.

Актуальность исследования на современном этапе обусловлена:

— социальной потребностью в элементах образования, отражающих методологические достижения физики адекватно возрастным и индивидуальным особенностям учащихся,

— методической неопределенностью минимума знаний общенаучного уровня, лежащего в основе непрерывного физического образования,

— социальной потребностью в поиске и внедрении принципиально новых подходов и возрастающим требованиям к качеству образования, его процессу и результатам,

— созданием возможности углубленного изучения физики для учащихся, проявляющих повышенный интерес и склонность к изучению предмета, что приводит к развитию их физического мышления и творческих способностей, являющихся важнейшим условием становления личности в целом,

— необходимостью раннего выявления лиц, способных к ранней исследовательской деятельности;

— недостаточной разработанностью методических комплексов по развитию парадоксальности физического мышления и использованию физических парадоксов на всех этапах обучения физике.

Как показало диссертационное исследование, решения проблемы качества физического образования, совершенствования педагогического процесса по использованию физических парадоксов и развитию парадоксальности мышления в школе вызывает наименьшую удовлетворенность, как учителей, так и учащихся. Высокую потребность в разработке методической системы по развитию парадоксальных черт мышления и методики использования физических парадоксов испытывают все учителя физики. В то же время проблема формирования парадоксальных черт мышления при обучении физике, в частности, на основе использования физических парадоксов, имеет не достаточную научную разработку, о чем свидетельствуют современные публикации в данной области. Поэтому концептуальное научное исследование в области методики обучения физике в системе общего образования является актуальным.

Объектом исследования является педагогический процесс обучения физике в средней школе.

Предметом исследования является развитие парадоксальных черт физического мышления в процессе обучения физике в средней школе.

Цель исследования теоретическое обоснование методической системы развития парадоксальности мышления и использования физических парадоксов, как средства развития парадоксальности мышления на основе методологического подхода.

В основу исследования была положена гипотеза (концепция) исследования формулируется следующим образом: обеспечение качества физического образования, может быть достигнуто путем развития парадоксальных черт мышления, поиска парадоксальных идей решения физических задач, а также последовательного использования физических парадоксов при обучении физике, как высшей степени  физического понимания, которое является одним из обязательных условий постановки физического образования на надежную методологическую основу.

Для проверки гипотезы и достижения цели исследования решались следующие задачи:

– определить основные черты физического мышления, показать, что парадоксальность – одна из характеристик физического стиля мышления,

– проанализировать характер проявления парадоксальных черт мышления в курсе физики средней школы,

– разработать методическую систему развития парадоксальности мышления, выявить психолого-педагогические аспекты развития парадоксальности мышления,

– проанализировать роль и место научных парадоксов в физике,

– на основе анализа физической, психолого-педагогической и методической литературы проанализировать дидактические и методические возможности и особенности целенаправленного изучения и последовательного использования физических парадоксов, как средства развития парадоксальности мышления, соотнести результаты анализа с практикой обучения,

– рассмотреть основные причины целесообразности использования учебных физических парадоксов,

– разработать требования к учебному парадоксу,

– разработать методику использования физических парадоксов,

– исследовать вопрос о влиянии разработанных методик обучения на развитие парадоксальности мышления и  физического понимания.

Теоретико-методологическую основу исследования составляют:

– труды физиков-исследователей по вопросам методической обработки ключевых достижений классической и современной физики и их мировоззренческим и методологическим аспектам;

– научно-методические работы по вопросам использования физических парадоксов в учебном процессе;

– научно-методические работы по вопросам организации познавательной деятельности обучаемых, гуманизации и индивидуализации при обучении физике, концепции проблемного обучения, развитию мышления и творческих способностей учащихся;

– работы по проблемам организации и проведения научных исследований в педагогике.

Источником диссертационного исследования явился также собственный опыт автора как учителя школы, преподавателя и исследователя научно-методических проблем в педагогическом вузе.

Методы исследования подбирались по требованию адекватности задачам исследования. На разных этапах исследования использованы следующие методы: теоретический анализ философской, психолого-педагогической, методической литературы по теме исследования; изучение массового и обобщение передового педагогического опыта; наблюдение и участие в учебном процессе по физике; педагогические измерения (по результатам наблюдений, анкетирования учащихся и учителей, ретроспективных опрос учащихся, бесед с учащимися); метод экспертных оценок; педагогический эксперимент со статистической обработкой его результатов с целью определения эффективности и коррекции предлагаемой методики.

Логика исследования включала следующие этапы:

– общее ознакомление с проблемой исследования и определение его границ,

– изучение передового педагогического опыта учителей школ и преподавателей ВУЗов,

– анализ педагогической и методической литературы, рассмотрение психологического, педагогического и методического аспектов проблемы,

– выбор адекватных методов исследования,

– формирование целей работы и разработка гипотезы исследования,

– разработка требований к выбору парадоксов,

– создание и научное обоснование целостной методической системы проведения практических занятий по формированию парадоксальности мышления через использование физических парадоксов,

– организация и проведение констатирующего и формирующего этапов педагогического эксперимента,

– обобщение полученных теоретико-экспериментальных данных.

Обоснованность и достоверность научных результатов и выводов обеспечивается:

– всесторонним анализом исследуемой проблемы,

– глубоким анализом объекта исследования на основе физико-математической, психолого-педагогической и методической литературы;

– использованием разработанных методик исследования, адекватных поставленным целям,

– длительностью эксперимента, его повторяемостью и контролируемостью, широкой экспериментальной базой, применением разнообразных педагогических методов исследования;

– репрезентативностью и положительными результатами педагогического эксперимента, проведенного с 1997 по 2008 гг;

– согласованностью прогнозов исследования и результатов;

Критерии эффективности разработанной методики:

– уровень физического понимания;

– уровень развития мышления;

– качество знаний и умений,

– способность обучаемых к анализу парадоксов, к переносу знаний;

– позитивное влияние предлагаемого подхода, оцениваемое по двум ас­пектам: на уровень овладения методологией, на общий уровень освоения предметных знаний при обучении физике;

– положительная динамика проявления познавательных интересов у обучаемых;

– положительная динамика проявления интереса у обучающих;

– экспертные оценки эффективности методики развития парадоксальности мышления;

– уровень выполнения требований программы по усвоению основных понятий, законов, теорий.

– степень логического и творческого подхода к решению задач.

– умение учащихся выполнять разнообразные мыслительные операции.

– эффективность приобретаемых умений и навыков при последующей деятельности.

Научная новизна исследования 

1. В отличие от предшествующих работ, проблема развития парадоксального характера мышления как характеристика стиля физического мышления стала объектом специального научного исследования; рассмотрен философский аспект проблемы в рамках различных философских конструкций. Определена возможность развития парадоксального характера физического мышления, заключающаяся в исключительной сбалансированности качественного и количественного подходов к исследованию изучаемых явлений.

2. Впервые обосновано понятие парадоксального характера мышления при обучении физике в средней школе, которое необходимо развивать на основе следующих положений:

– использования аналогий, позволяющих применять одинаковый математический аппарат при описании явлений различной физической природы;

– рассмотрения различной физической трактовки одних и тех же математических выражений;

– обобщения математической модели рассматриваемых явлений;

– включения физических соображений на различных этапах сформулированной математической задачи;

– использования принципа дополнительности при анализе физических и математических моделей явления;

– использования математических представлений в качестве не только инструмента, но и источника принципов, на которых формулируется физическая теория;

– оценки уровня математической строгости при анализе уравнений, описывающих рассматриваемый процесс;

– понимания и умения использовать принцип математической красоты, как критерия правильности физической теории.

3. Представлено комплексное исследование изучение проблемы развития парадоксального характера мышления через использование физических парадоксов, определяющее их место, роль, причины появления и целесообразность использования при обучении физике в средней и высшей школе.

4. В работе впервые разработана методическая система развития парадоксального характера мышления при обучении физике в средней школе; предложена методика последовательного использования парадоксов на различных ступенях обучения физике.

Теоретическое значение исследования состоит в построении теоретических основ методической системы развития парадоксального характера мышления, как одного из наиболее эффективных критериев оценки степени его сформированности – методики целенаправленного, последовательного использования физических парадоксов, которые позволят решить задачу о повышении качества фундаментального характера физического образования в средней школе, обеспечить понимание сути физических явлений, развивать физическое мышление у обучаемых.

Практическое значение исследования заключается в том, что сформулированные теоретические положения доведены до уровня конкретных методических разработок и рекомендаций по развитию парадоксального характера мышления учащихся в процессе обучения физике, последовательного использования физических парадоксов, обучению разрешению физических парадоксов. В работе разработана методика проведения занятий на различных ступенях обучения физике.

Основные результаты, материалы, разработки и выводы диссертационного исследования могут быть использованы при обучении физике в учреждениях системы общего образования.

Апробация результатов исследования:

1. Теоретические позиции проверялись как посредством публикаций результатов по теме исследования, так и посредством чтения лекций для учителей и выступлений на конференциях, семинарах. К числу последних относятся «Герценовские чтения»: Научная конференция (СПб., 1997 – 2008 гг.); «Обучение физике в школе и вузе в условиях модернизации системы образования»: Всероссийская научно-методическая конференция (Нижний Новгород 2001, 20004, 2005 гг.); «Новые технологии в преподавании физики: школа и вуз»: Международная научно-методическая конференция» (М., 2000); «Модели и моделирование в методике обучения физике»: Республиканская научно-теоретическая конференция (Киров, 1998, 2000); «Современные средства контроля и оценки качества подготовки специалистов в вузе»: Научно-методическая конференция (Иваново 1997 – 2008 гг.); «Физика в системе современного образования»: Международная конференция (Волгоград 1997, СПб., 2007 г.); «Формирование учебных умений в процессе реализации стандартов образования»: Всероссийская научно-практическая конференция (Ульяновск, 2001, 2003, 2004); «Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики»: Международная научно-практическая конференция (Екатеринбург 2000, 2007); «Фундаментальные науки и образование» Всероссийская научно-практическая конференция (Бийск, 2008): «Новации и традиции в преподавании физики: от школы до вуза»: Всероссийская научно-практическая конференция (Тула, 2008).

2. Практические результаты исследования были апробированы в ходе работы с учителями и учащимися ряда школ и средних специальных учебных заведений, в практике работы кабинета физики ИПК и ППК г. Иваново и Ивановской области; в ходе проведения практических занятий по решению физических задач со студентами ВУЗов. Результаты исследования были апробированы также в процессе руководства курсовыми и дипломными работами студентов.

На защиту выносятся следующие положения:

 

1. Изучение физики требует не только овладения знаниями о физических законах и методологических принципах физики, но и развития физического мышления, характеризуемого определенными чертами парадоксальности, позволяющего проводить конкретную реализацию концепции «Образование как учебная модель науки».

2. Развитие парадоксального характера физического мышления находится в соответствии с основными целями обучения физике, как-то усвоение определенной совокупности конкретных физических знаний, овладение основными методологическими принципами физики и ее математическим аппаратом, развитием высшей степени физического понимания – реализации предсказательной функции физической теории. Выработка парадоксального характера мышления возможна на основе этих принципов и параллельно с ними.

3. Методическая система, ориентированная на развитие парадоксального характера мышления должна основываться:

– на сбалансированности качественного и количественного подходов к исследованию изучаемых явлений, которое становится особенно актуальным вследствие широкого внедрения персонального компьютера в научное исследование и образование;

– на особом характере отношений, и неразрывной связи физики и математики на этапе формирования физической теории;

– на использовании математического моделирования, подразумевающего постоянную психологическую готовность к анализу иерархической цепочке возможных моделей изучаемой физической системы.

4. Методическая система должна обеспечить развитие парадоксального характера мышления, начиная с первых шагов обучения физике, используя различные, иногда взаимоисключающие подходы к анализу реальных явлений природы. Создание методической системы по развитию парадоксального характера мышления будет способствовать решению задачи о повышении качества фундаментального характера физического образования в средней школе.

5. Одним из наиболее эффективных путей развития парадоксального характера мышления и критерием оценки степени его сформированности, является последовательное использование учебных и научных физических парадоксов, сыгравших важную роль на определенных этапах развития физической науки.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и библиографии. Общий объем текста 322 страницы, библиографический список содержит 331 наименование. Работа иллюстрирована рисунками, схемами и таблицами.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

 

Во введении обоснована актуальность, определены объект, предмет, цель и задачи исследования. Выдвигается гипотеза (концепция), раскрываются концептуальные положения (идеи) работы. Обсуждается методология исследования, приводятся научная новизна, теоретическая и практическая значимость, обоснованность и достоверность результатов, их апробация и внедрение в педагогическую практику. Формулируются положения, выносимые на защиту.

Первая глава «Парадоксальность как характерная черта физического мышления» посвящена теоретическому обоснованию положения о необходимости развития парадоксальности физического мышления при обучении физике.

В первом параграфе на широком историческом материале проведен комплексный гносеологический анализ понятия мышления, как философской категории.  Мышление – высшая форма активного отражения объективной реальности, состоящая в целенаправленном, опосредствованном и обобщенном познании субъектом существенных связей и отношений предметов и явлений, в творческом созидании новых идей, в прогнозировании событий и действий. Возникает и реализуется в процессе постановки и решения практических и теоретических проблем.

Мышление носит категориальный характер, поскольку знание, приобретенное в процессе исторического развития практики и познания, закрепляется в категориях. Постижение объективной действительности осуществляется посредством форм мышления – понятий, суждений, умозаключений. По мере развития общественной практики и познания изменяется логический образ эпохи, совершенствуется категориальная структура мышления, оно обогащается новыми категориями и понятиями, отражающими процесс постижения объективной истины. Сложные процессы в современном общественном развитии и научном познании требуют утверждения нового мышления, для которого характерны теоретическая смелость, целостный синтетический, системный подход к явлениям действительности.

В работе проведен анализ понятия мышления как философской и психологической категории, рассмотрены особенности и виды мышления, основные мыслительные операции, определено понятие «стиль мышления».

Мышление является высшим познавательным процессом, оно представляет собой порождение нового знания, активную форму творческого отражения и преобразования человеком действительности. Мышление порождает такой результат, какого ни в самой действительности, ни у субъекта на данный момент времени не существует.

Стиль мышления – способ отражения и осмысления действительности и закономерностей ее развития для выработки соответствующей линии поведения и практического действия. Чтобы успешно осуществлять познавательную или практическую деятельность, необходимо усвоить нормы стиля мышления и следовать им. В естествознании (как области профессиональной деятельности) термин «стиль мышления» был впервые использован в переписке М. Борна и В. Паули при обсуждении особенностей современного познания в физике. С тех пор он применяется для обозначения нормы, системы принципов, которыми руководствуются ученые в своем подходе к исследованию и его результату.

Методологический характер научного стиля мышления подчеркивается его определениями: это – «исторически сложившаяся, устойчивая система общепринятых методологических нормативов и философских принципов, которыми руководствуются исследователи в данную эпоху»; научный стиль мышления «представляет некоторую обобщенную форму, относящуюся к методологии научного познания и выражающую сложившиеся нормы научного подхода к исследованию и его результатам». Иными словами, научный стиль мышления рассматривается как «движение предметного содержания» научной картины мира.

Во втором параграфе анализируется вопрос о развитии физического мышления, о соотношении физики и математики.

Исключительная эффективность физического образования, привела к появлению и широкому распространению афоризма «физика – это не профессия, а стиль мышления». Исследование особенностей физического мышления подразумевает анализ довольно широкого круга вопросов. Невозможно перечислить все те характерные особенности принятого в современной физике способа рассуждений, которые в совокупности и определяют его необычайную эффективность при анализе неизвестных и непонятных явлений самой различной природы.

В работе проанализированы два, тесно связанных между собой, аспекта обсуждаемой проблемы, а именно, соотношение физического и математического компонентов мышления при построении и применении физических теорий,   сходство и различие фундаментальных понятий физики и математики, и требования при их применении для анализа конкретнейших явлений.

Основные тенденции развития обучения физике связаны с внутренней логикой развития физики как науки, которая характеризуется в настоящее время превращением классической диады «экспериментальная физика – теоретическая физика» в триаду «экспериментальная физики – теоретическая физика – вычислительная физика». Изучение нелинейных явлений природы наряду с поисками универсальной картины взаимодействия представляют собой генеральное направление ее развития. Методологизация и повышение научного уровня курсов физики тесно связаны с широким внедрением персонального компьютера, как в науку, так и в систему обучения.

Современная физика – часть общечеловеческой культуры, характеризующая интеллектуальный уровень развития общества и его способность противостоять различным вызовам, угрожающим самому существованию человеческой цивилизации. Среди других естественных наук физика по-прежнему сохраняет роль лидера естествознания, определяя стиль и уровень научного мышления. Именно физика наиболее полно демонстрирует способность человеческого разума к анализу незнакомой, непонятной ситуации, выявлению ее фундаментальных качественных и количественных аспектов и доведению уровня понимания до возможности теоретического предсказания характера и результатов ее развития во времени.

Как писал А. Пуанкаре, – «все законы выводятся из опыта. Но для их выражения нужен специальный язык. Обиходный язык слишком беден, кроме того, он слишком неопределенен для выражения столь богатых содержанием точных и тонких соотношений. Таково первое основание, по которому физик не может обойтись без математики; она дает ему единственный язык, на котором он в состоянии изъясняться».

Физическая картина явления и его математическое описание, по мнению Н. Бора, дополнительны: создание ясной физической картины явления требует пренебрежения деталями и уводит от математической точности. Наоборот попытка точного математического описания требует учета всех деталей, что делает общую картину более громоздкой и затрудняет ясное понимание. Это положение, характерное для физики как науки, имеет огромное значение для правильной организации процесса обучения, призванного развивать научное мышление и творческие способности обучаемых.

История науки дает немало примеров, когда с помощью одних лишь математических рассуждений и вычислений, как говорится, «на кончике пера», удавалось предсказать существование новых физических объектов, что в дальнейшем блестяще подтверждалось экспериментом. Очень характерным здесь является мнение знаменитого физика – теоретика Ф. Дайсона, начинавшего свою научную карьеру в качестве «чистого» математика: «Физик строит свои теории на математическом материале, поскольку математика позволяет ему добиться большего, чем без нее. Искусство физика состоит в умении подобрать необходимый математический материал и с его помощью построить модель того или иного явления природы. В процессе создания физической теории математическая интуиция необходима, поскольку умение «исключать все лишнее» дает свободу воображению. Но математическая интуиция таит в себе и опасность, ибо многие ситуации в науке требуют для уяснения той или иной проблемы как раз усиленного обдумывания, а не уклонения от него».

Одна из основных современных тенденций обучения физике связана с поисками адекватного математического аппарата, который с одной стороны, соответствовал бы фундаментальному принципу доступности, а с другой – обеспечивал бы возможность достижения достаточного высокого научного уровня в изложении теоретических вопросов в решении физических задач. В процессе преподавания физики особое значение имеет универсальность математического аппарата, поскольку она дает возможность рассматривать физическую ситуацию в целом, осуществлять общий подход к ее объяснению и обосновывать единство законов физики при анализе явлений реального мира.

В третьем параграфе анализируется  научное мышление, соотношение логики и интуиции. Приступая к более подробному анализу научного мышления, в качестве отправной точки были выбраны слова А. Эйнштейна: «Самое непостижимое в мире то, что он постижим». Парадоксальный характер этого выражения задает тон и направление исследования специфических черт научного мышления, того, что отличает это мышление от мышления вообще. В современном мире значение точного научного знания, существенно опирающегося на формальную логику, выросло настолько, что формально-логические методы часто фетишизируются. Между тем, полное постижение как материального, так и духовного мира, требует использования и дискурсии (лат. discursus – рассуждение, дискурсивный – рассудочный, логический), и интуиции. Соотношение дискурсивного и интуитивного в научном мышлении не есть постоянная величина, оно постоянно изменяется как у отдельного исследователя, так и у всего сообщества ученых.

Овладение логическим мышлением порождает особый стиль творческой деятельности, без которого наука невозможна. Этот стиль характеризуется именно осознанием необходимости как можно дольше придерживаться именно строгого логического метода и выходить из него только при крайней необходимости. Когда создатели основ точных наук – математики и физики – решались высказать новое обобщающее (т.е. основанное на интуиции) суждение по принципиальным проблемам, это всегда происходило после титанических усилий обойтись без него, остаться на почве прежних, уже устоявшихся и проверенных аксиом и строго логических следствий из них.

Говоря о роли внелогических элементов мышления именно в развитии физической науки, А. Эйнштейн писал: «Высшим долгом физика является поиск тех общих элементарных законов, из которых путем чистой дедукции можно получить картину мира. К этим законам ведет не логический путь, а только основанная на проникновении в суть опыта интуиция».

В четвертом и пятом параграфах рассматриваются математические и физические корни парадоксального характера мышления.

Понятие парадоксальности физического мышления, настолько многогранного, что было бы бессмысленно пытаться дать ему формальное определение; более естественно раскрывать суть этого понятия на конкретных примерах. Это свойство мышления напрямую связано с интуицией, с внелогическими элементами, о чем образно сказал Л. Ландау, что, раскрыв законы атомного мира, создав квантовую механику, человек познал то, что невозможно себе представить. Одна из поразительных особенностей природы – это многообразие всевозможных схем ее истолкования. Принцип толерантности стал в настоящее время одним из основных методологических принципов физики. Но при всех возможных вариациях в любой физической теории неизменной остается одна фундаментальная черта – в ней обязательно присутствует математика. И в этом одна из основных особенностей языка физики.

Одним из самых выразительных примеров успешного применения математического мышления в физике является теория гравитации А. Эйнштейна (общая теория относительности). В качестве рабочего материала была взята неевклидова геометрия – теория искривленных многомерных пространств. Эйнштейн отождествил физическое пространство – время (связанное в единый континуум уже в специальной теории относительности) с искривленным неевклидовым пространством. В результате физические законы превратились в утверждения геометрии, принципиально отличающейся от классической геометрии плоского евклидового пространства.

Парадоксальность физического мышления заключается в необходимости понимания и корректного использования математического аппарата и умения подняться выше этого математического аппарата при физической интерпретации полученных результатов. Исключительная роль парадоксальности физического мышления, заключается в способности и склонности не следовать формальным требованиям математической строгости, а попытке поиска возможных путей обобщения полученного результата и возможности его различной трактовки в рамках исследованной математической модели явления.

Парадоксальность  физического мышления проявляется в рамках двух разных моделей иерархической цепочки, моделей, основанных на взаимоисключающих предположениях, а также в различной трактовке одних и тех же математических выражений.

В работе рассмотрен парадоксальный характер физических представлений, не связанных напрямую с используемым математическим аппаратом. Наши знания о природе не априорны, а вытекают из анализа и обобщения опыта, поэтому проникновение человеческого разума в новую, неизведанную область явлений влечет необходимость периодического коренного пересмотра и обобщения основных понятий и представлений физики. При этом с каждым новым шагом выявляются и уточняются границы применимости понятий и законов, которые ранее считались универсальными, вскрываются закономерности более общего характера.

В шестом параграфе  анализируется вопрос, почему именно физическое мышление в настоящее время является эталоном научного мышления. Точность знаний – вот характерная черта физики, выделяющая ее из всего ряда естественных наук. Но «…сама по себе ученость не научает, как применять ее – на то есть мудрость особая, высшая, которую приобрести можно только опытом». Это известное высказывание Ф. Бэкона проливает свет на рассматриваемую проблему, поскольку специфика научной деятельности может быть понята в результате анализа ее метода. Объект исследования физики - это явление материального мира в строго учитываемых условиях. Математика является «языком» современной физики, с помощью которого формулируются физические теории и выражаются результаты эксперимента. Автор большого числа уникальных математических моделей В.П. Маслов так характеризует эту ситуацию: «Мне кажется, что на самом деле современная математика и физика …  с достаточно глубокой физико– математической точки зрения – просто одна и та же наука». В настоящее время выдающимся математиком В.И. Арнольдом высказывается хоть и крайняя, но весьма показательная точка зрения о том, что «Математика, подобно физике, – экспериментальная наука, отличающаяся от физики лишь тем, что в математике эксперименты очень дешевы …   Математика является экспериментальной наукой – частью теоретической физики и членом семейства естественных наук…».

Говоря о проблемах образования в свете обсуждаемых вопросов, Р. Фейнман считает, что «Мы обязательно должны допускать возможность сомнения, иначе нет прогресса и нет никакого истинного обучения. Невозможно обучать, не разрешая задавать вопросы.  А вопрос для своего появления требует сомнения. Людям свойственно стремиться к определенности. Но полной определенности никогда нет. Большинство наших действий основывается на неполном знании». И далее: «Необходимо учить, как принимать, так и отрицать прошлое знание с определенным балансом, что требует заметного искусства».

Логика определения содержания учебного предмета, разумеется, руководствуется логикой развития основных категорий и понятий данной науки, учитывает возрастные особенности освоения материала и «организации на его основе как восхождения от абстрактного к конкретному, так и от конкретного к абстрактному». Характерной особенностью развития физического знания является обилие парадоксов, причем каждый парадокс соответствует неожиданному повороту науки с присущим ему методом решения. С одной стороны, парадокс – это источник новых приобретений в знаниях, а с другой – источник развития физического мышления.

Парадоксы – это краеугольные камни на пути развития физического знания, нередко оказывавшие и оказывающие в настоящее время, решающее влияние на развитие науки. Недооценка роли парадоксов приводит к задержке развития науки, поэтому они должны входить в методологическую основу системы обучения физике и широко использоваться в учебном процессе. Приведенный анализ показывает, что умение анализировать парадоксы составляет обязательный компонент физического мышления, и выработка способности производить такой анализ должна составлять доминирующий аспект физического образования.

Отвечая на вопрос, почему же именно физическое мышление может в настоящее время рассматриваться как эталон научного мышления, приходим к выводу об универсальном характере развитого физического мышления, которое отличается исключительно широким диапазоном черт и компонентов – от формально - логического до образно - эмоционального. Этот диапазон определяется не свойствами отдельных личностей, занятых добыванием новых знаний в области физической науки, а объективными обстоятельствами, связанными с методологией современной физики, отличающейся исключительным богатством и разнообразием методов исследования явлений природы. Здесь и сбалансированное соответствие между качественными и количественными методами, причем сами качественные методы анализа выступают как внутри используемого математического аппарата, так и вне его. Формулировка общих фундаментальных законов, справедливых всегда и везде в рамках доступных границ представлений о Вселенной, и частных законов, относящихся к строго определенным реальным явлениям, протекающим в строго учитываемых условиях; и, что особенно важно для понимания уровня развития физического знания, и установление внутренних, глубинных связей между фундаментальными и частными законами. Здесь и выход на новые, обсуждавшиеся выше формы представления научных данных, не обязательно в виде аналитических выражений и формул; формы, которые могут оказаться единственно приемлемыми в некоторых других естественных и гуманитарных науках. Наконец, обилие парадоксов, являющихся исключительно эффективным средством развития физического мышления и уровня понимания при их разрешении, позволяет сводить воедино различные, подчас прямо противоположные подходы и требует проявления парадоксальности мышления, обеспечивая тем самым высокий эмоциональный накал творческой работы.

Правильная организация обучения физической науке, отражающая перечисленные и многие другие компоненты физического мышления, приводит к тому, как показывает мировой опыт, что физическое образование оказывается наиболее востребованным в плане широты диапазона областей деятельности, подчас весьма далеких от физики

Во второй главе «Принципы построения методической системы по развитию парадоксальности мышления в средней школе» обсуждаются теоретические положения, которые необходимо учитывать для адекватного педагогического проектирования и конструирования процесса обучения физике в средней школе. Методическая система по развитию парадоксальности мышления представляет собой совокупность компонентов (цель, содержание, методы, средства и формы), которые в своем взаимодействии образуют единое целое.

Обсуждение принципов построения методики развития парадоксальных черт мышления при обучении физике, и выяснения влияния общих психолого-педагогических аспектов на этот процесс, уместно начать с краткого анализа стиля мышления, некоторых выдающихся физиков-теоретиков, научные результаты которых существенно повлияли на последующее развитие физической науки.

Акцент внимания на распознании этих черт в стиле мышления отдельных ученых, поможет целенаправленно сформулировать определенные требования к методике обучения физике, ориентированной на развитие парадоксальности мышления.

Прежде всего, следует отметить, что развитие парадоксального характера мышления обучаемых, отнюдь не отменяет все остальные цели обучения физике, начиная от усвоения определенной совокупности конкретных физических знаний, овладения основными методологическими принципами физики и ее математическим аппаратом, развития высшей степени физического понимания и т.д. Напротив, выработка парадоксального характера мышления производится именно на основе этих фундаментальных моментов физического образования и параллельно с ними, представляя собой, восхождение на вершину, которая включает в себя все эти моменты. Фактически это последний штрих в полноценном физическом образовании, знаменующий  становление компетентности ученого как исследователя природы.

Говоря о методологии физики как науки и обсуждая методику обучения физике, следует ясно понимать, что, в конечном счете, парадоксальность мышления как его доминирующая черта должна быть развита и направлена таким образом, чтобы обеспечивать возможность наиболее эффективного проникновения в тайны природы. В первую очередь это связано с неординарностью мышления, определенной непредсказуемостью ходов и действий. Роль психологии и педагогики здесь заключается в установлении того, что именно и на каком уровне может быть практически реализовано на различных этапах обучения физике.

Исключительно полезным для анализа обсуждаемой проблемы является изучение научного и педагогического наследия Л.И. Мандельштама, который был не просто ученым, а мыслителем, для которого физика была путем к пониманию «природы вещей». Мандельштам принадлежал к редкому типу физиков, соединявших в себе теоретика, экспериментатора, инженера – изобретателя, педагога и философа. Как педагог-ученый он не только был блестящим лектором, но и создал мощную школу теоретической физики.

В проведенном исследовании рассмотрены основные принципы построения методической системы, поскольку они определяют основную «философию» методики обучения физике, целью которого является выработка такого парадоксального характера мышления. Совершенно очевидно, что этого можно добиться только на пути реализации непрерывного обучения, начиная от курса физики средней школы вплоть до изучения теоретической физики в вузах, где физика определяет профессиональную направленность образования.

Развитие мышления – это сугубо индивидуальный процесс, определяемый способностями, характером и другими психологическими чертами личности. Этот процесс сам по себе парадоксален, поскольку  в свете сформулированной задачи подразумевается одновременное развитие противоположных черт психики. Развитие парадоксальности мышления требует определенного смещения акцентов и введения ряда новых компонентов в методику обучения, ориентированную на развитие высшей степени физического понимания. Одним из таких новых компонентов является прослеживание преемственности в рассмотрении родственных физических явлений на разных этапах изучения физики с учетом особенностей возрастной психологии.

Развитие мышления происходит в процессе самостоятельной деятельности, связанной с анализом физических явлений, т.е. в конечном счете, с решением задачв широком смысле понимания этого вопроса. Это, разумеется, не означает, что на теоретических занятиях, посвященных изучению нового материала, преподаватель не должен заострять внимание обучаемых на определенных моментах, связанных с критическим анализом, как используемых методов, так и получаемых результатов. Напротив, именно на теоретических занятиях, излагая фундаментальные и частные физические законы, необходимо демонстрировать учащимся значимость постоянного сомнения и проверки правильности производимых действий, стимулируя развитие критичности мышления. Однако сама по себе критичность мышления является только первым шагом на пути становления его парадоксального характера. Парадоксальность мышления, разумеется, включает в себя такое свойство, как критичность, т.е. способность и потребность к логическому отрицанию, парадоксальность характеризуется, прежде всего, способностью и нацеленностью на получение положительных результатов на основе самых разных, в том числе и внелогических действий.

Особое значение, парадоксальный характер физического мышления приобретает в свете развития информационной методической системы обучения физике на всех уровнях физического образования. Широкое внедрение персонального компьютера, как в систему научных исследований, так и в среду образования, означает открытие еще одного мощного потока получения информации, напрямую не связанного с традиционными классическими методами. Установление соответствия между результатами, полученными классическими и новыми методами, зачастую представляет собой более сложную задачу, чем само получение результата и, соответственно, требует более высокого уровня парадоксальности мышления.

Развитие математического моделирования, которое в настоящее время выступает как новый универсальный компонент методологии любой науки, в том числе и физики, вносит ряд новых принципиальных моментов в проблему развития физического мышления.. Понятый и до конца осознанный модельный характер наших знаний о природе привел к кардинальной перестройке психологии исследовательской деятельности. Появились и приобрели определенный смысл такие фундаментальные понятия математического моделирования, как адекватность математических моделей изучаемому явлению, их универсальность, иерархичность, оснащенность, нелинейность, численная реализация и т.д.

Обучение основам математического моделирования при изучении физики подразумевает не просто усвоение определенных правил и способов действия, а именно развитие своеобразного стиля мышления, отличного от того, который формировался при классическом подходе к изучению физики. Иерархичность различных моделей одних и тех же явлений, изучаемых на разном уровне, может быть аккуратно отслежена на целом ряде конкретных примеров. Это, как показывает опыт обучения, позволяет добиваться успеха при овладении наиболее трудным этапом моделирования реальных процессов – построением вербальной модели явления и переводом этой модели на математический язык.

Выбор языка описания, т.е. набора физических величин и понятий, в терминах которых описывается явление, устанавливает место данной модели в иерархической цепочке. При этом парадоксальность мышления исследователя может проявляться в постоянной психологической готовности к такой ситуации, когда достаточно простые математические модели весьма сложных систем могут дать удовлетворительное, хорошее, а иногда даже лучшее описание исследуемых процессов, чем более сложные и изощренные модели. Возможность уверенного ориентирования в таких ситуациях, определяется умением анализировать характерные временные масштабы, характеризующие процессы в изучаемой системе, и оценивать возможности натурного эксперимента с точки зрения разрешающей способности используемых измерительных устройств.

Парадоксальность мышления проявляется в понимании места данной модели в общей иерархии возможных моделей системы. Что позволяет в ряде случаев заранее устанавливать границы применимости модели, ориентироваться в возможности обобщения или конкретизации модели при движении по иерархической цепочке по принципу «сверху вниз» или «снизу вверх» и, в конечном счете, предсказывать или, по крайней мере, понимать причины и условия появления физических парадоксов при исследовании математических моделей реальных явлений. Вычислительный эксперимент, представляющий собой определенный этап математического моделирования, в ряде случаев является единственным средством получения научного знания в связи с принципиальной невозможностью натурного эксперимента либо из-за масштаба явления, либо из-за невозможности воспроизвести необходимый диапазон физических характеристик. Такая ситуация имеет место с крупномасштабными экологическими экспериментальными, глобальными климатическими изменениями, изучением эволюции галактик. Очень важным моментом с точки зрения особенностей физического мышления здесь является тот факт, что «экспериментатор – вычислитель» может делать то, чего не сможет сделать ни теоретик, ни физик – экспериментатор: он может проверять, как на данное явления влияет в отдельности каждое из независимых упрощающих предположений. И здесь открываются новые возможности по сравнению с «классической» ситуацией в физике, очень метко охарактеризованной В. Паули, – « …лишь в исключительных случаях появляется готовая теория и ее оправдание или опровержение, что так охотно предполагается в теоретико-познавательных исследованиях. В общем случае появляются эмпирические результаты, обработанные с помощью уже известных теорий, но выходящие за пределы объяснимого этими теориями. Так сами будни физика выдвигают в физике на передний план аспект развития, становления …».

Развитие парадоксального характера мышления в процессе изучения физики должно опираться на опыт выдающихся ученых-педагогов, оставивших многочисленные примеры неординарного, иногда нелогичного подхода к изложению некоторых принципиальных вопросов; изложения, которое, как оказалось впоследствии, помогало вскрывать самые тонкие моменты в сути физических явлений и используемых для их описания понятий. В этом отношении весьма показательна педагогическая деятельность Л.И. Мандельштама, не всегда правильно понимавшаяся некоторыми его коллегами при всем в целом положительном и даже восторженном отношении к этой его деятельности.

Следует различать понятия парадоксальности определенной физической ситуации или результатов ее анализа и парадоксальности физического мышления. В ряде случаев эти понятия оказываются действительно тесно связанными, и для объяснения определенного физического парадокса необходимо проявление именно парадоксальных черт мышления. Но бывает и наоборот: парадоксальная ситуация получает объяснение в результате обычных «непарадоксальных» рассуждений, проведенных на строгом уровне с исследованием всех существенных обстоятельств, а обычная, непарадоксальная, но в целом неясная ситуация требует для объяснения неординарного, парадоксального подхода. При разработке методической системы, обеспечивающей развитие парадоксального характера физического мышления, целесообразно особо подчеркивать сходство и различие отмеченных моментов, по возможности отмечать тип «парадоксальности», встречающейся в каждом рассматриваемом случае.

Значение парадоксальности мышления исследователя для развития физической науки прекрасно передается словами Л. де Бройля о методологическом значении теории относительности: «Она показала нам, что можно преодолевать кажущиеся неприступными препятствия и открывать неожиданные точки зрения, стоит только отказаться от предвзятых мнений, которые считаются справедливыми скорее в силу привычки, чем логики. Теория относительности была великолепным средством упражнять дух физиков». Средством такого упражнения «духа физиков» должен стать каждый конкретный пример, требующий неординарного подхода для своего разрешения.

В третьей главе «Методическая система по развитию парадоксальности мышления в средней школе» и четвертой главе «Методическая система по развитию парадоксальности мышления при углубленном изучении предметов физико-математического цикла в средней школе» излагаются принципы построения методической системы, ориентированной на развитие парадоксальности мышления, на двух уровнях изучения физики - физика в средней школе обычной и специализированной, с углубленным изучением предметов физико-математического цикла. Излагаемый материал, соответствующий каждому из перечисленных уровней обучения, группируется по принципу разделов физики, а не по подуровням обучения (классы в средней школе). Подробно обсуждаются те конкретные компоненты парадоксального характера мышления, которые могут вырабатываться при изучении соответствующего материала с учетом особенностей возрастной психологии.

В третьей главе излагается материал для учителя физики средней школы, который можно использовать для целенаправленного развития парадоксальности мышления учащихся. На этом этапе обучения учащиеся еще, как правило, неспособны к последовательному проявлению парадоксального характера мышления, прежде всего, к поиску неординарных, неожиданных идей. При изучении курса физики в школах с углубленным изучением предметов физико-математического цикла (четвертая глава) ситуация уже иная. И хотя учитель по-прежнему может сыграть исключительную роль именно в развитии мышления обучаемых, наступает пора, когда учащийся может вполне самостоятельно обращать внимание на необходимость развития парадоксальности своего мышления, проявляющейся в различных формах.

Соответственно изменяется и подбор материала по главам. В третьей главе это более или менее последовательный анализ развития мышления при изучении всего школьного курса физики. В четвертой главе это, прежде всего, разбор некоторых наиболее сложных физических понятий, фигурирующих во всех курсах физики, адекватное понимание которых является необходимым условием развития мышления. Отбор материала производился в соответствии с принципом непрерывного образования, когда прослеживался путь изучения одних и тех же физических систем и теорий на разных этапах образования. И, наконец, даже разнообразные примеры подбирались таким образом, чтобы материал, изложенный в одном из них, находил применение при анализе других вопросов.

Изложение основано на разборе конкретных физических явлений, теорий и методов, причем степень детализации изложения определяется, новизной излагаемого материла в методической литературе по физике. При конкретных методических разработках отдельных вопросов и тем на основе изложенных принципов, прежде всего, следует  обратить внимание на правильную формулировку задачи или задания, которые с самого начала стимулировали бы развитие или проявление определенных «положительных» моментов мышления.

Выработку парадоксального характера физического мышления следует начинать с первых шагов обучения физике, четко определяя при этом педагогическую задачу – какую именно черту парадоксальности следует подчеркивать, разбирая тот или иной конкретный вопрос. Остановимся на гидростатических явлениях, которые обеспечивают ряд парадоксальных ситуаций, связанных с законом Паскаля. Разбор стандартных гидростатических парадоксов, основанный на использовании выражения для давления в жидкости

       (1)

целесообразно продолжить анализом более сложных ситуаций, когда прямое использование соотношения (1) приводит к необходимости проведения громоздких математических расчетов, выходящих за пределы компетентности учащихся средней школы. Парадоксальность мышления при этом проявляется в способности так перестроить рассуждения, чтобы, не меняя их физической основы, т.е. физических законов, описывающих рассматриваемое явление, обойти математические трудности путем привлечения некоторых дополнительных физических соображений, напрямую не относящихся к рассматриваемому вопросу.

Проиллюстрируем сказанное конкретным примером. Перевернутая тяжелая коническая воронка поставлена на ровную горизонтальную поверхность, покрытую куском резины, чтобы обеспечить плотный контакт воронки с поверхностью, на которой он стоит.

Узкое отверстие воронки заканчивается тонкой трубкой, через которую внутрь воронки можно наливать воду. Вода начинает вытекать из–под воронки, когда высота уровня воды в трубке становится равной h. Какова масса воронки m, если площадь сечения ее широкого отверстия равна S, а высота воронки равна H?

Разбирая этот опыт, учащиеся обычно довольно легко приходят к выводу, что вода начинает вытекать из-под воронки, когда воронка приподнимается и между ней и куском резины образуется просвет. Так же легко они устанавливают и причину того, что воронка начинает приподниматься вследствие сил давления воды, действующей на боковую поверхность воронки: равнодействующая этих сил, как ясно из соображений симметрии, направлена вертикально вверх. Когда величина этой равнодействующей сравняется с действующей на воронку силой тяжести, воронка перестанет давить на горизонтальную подставку и начнет приподниматься. Однако столь же легко учащиеся приходят и к выводу, что прямой расчет равнодействующей сил давления воды на воронку находится за пределами их возможностей.

Нужен некий парадоксальный на первый взгляд ход, который может быть основан только на привлечении новой физической идеи. Психологическая трудность, которую необходимо преодолеть в сознании учащихся, заключается в осознании необходимости проявить какой-то новый взгляд на ситуацию, когда с принципиальной физической точки зрения все уже ясно, и дело заключается только в преодолении математических трудностей. Таким неожиданным новым ходом является мысленное помещение всей рассматриваемой системы на весы. Подчеркнем чисто физический характер этой идеи, которая, не меняя физического характера явления, сразу открывает возможность его новой математической интерпретации. Расчеты по-прежнему будут основываться на использовании соотношения (1) для гидростатического давления, но теперь, вместо подсчета равнодействующей сил давления на боковую поверхность, необходимо будет найти силу давления воды на горизонтальную подставку в условиях, когда воронка приподнимается и перестает давить на подставку. Парадоксальность мышления здесь проявляется именно в способности найти эти условия и заменить громоздкое и недоступное на уровне элементарной математики вычисление результирующей сил давления воды, действующих на боковую поверхность, вычислением силы давления на подставку, что представляет собой тривиальную математическую операцию. Схема рассуждений по замене одной ситуации на другую здесь выглядит следующим образом.

Очевидно, что показания весов определяются суммой масс воронки и налитой в нее через трубку воды. Когда вода начинает вытекать из-под воронки, а воронка соответственно перестает давить на подставку, эти показания весов определяются силой давления столба воды высотой h и площадью S на подставку:

,       (2)

где  — плотность воды, а V – объем воды в воронке и трубке. Если трубка тонкая, то объемом заполненной водой части трубки можно пренебречь по сравнению с объемом самой воронки. В этом случае    , и из уравнения (2) получаем для массы воронки:

       (3)

Если трубка достаточно широкая, то можно легко учесть объем находящейся в ней воды.

Подчеркнем, что к описанной выше идее замены одной ситуации на другую можно придти, если предварительно рассмотреть один из стандартных гидростатических парадоксов, связанный с возможным отличием силы давления жидкости на дно сосуда от действующей на эту жидкость силы тяжести.

Исследовав формулу (3), придем к выводу, что в наблюдаемых условиях  воронка должна быть достаточно  тяжелой – ее масса должна вдвое превышать массу воды в объеме воронки. Если масса воронки была бы меньше, чем , то при наливании воды через трубку воронка начала бы отрываться от подставки еще до того момента, как вода заполнила всю воронку. Здесь открывается хорошая возможность обсуждения вероятности экспериментального наблюдения рассмотренного явления. Далее, необходимо добиться, чтобы учащиеся осознали, что уравнение (2) остается справедливым и в тех случаях, когда воронка имеет более сложную, а не коническую форму.

Парадоксальность физического мышления в рассмотренном случае проявляется в том, что находится иная математическая трактовка явления в рамках использования того же самого физического закона, описываемого формулой (1). Для нахождения этой новой трактовки нужна, однако, новая физическая идея о других условиях проявления закона (1).

В пятой главе «Физические парадоксы как средство развития парадоксальных черт мышления» проанализированы причины и неизбежность появления парадоксов в физике, методика использования физических парадоксов при обучении физике в средней школе. Под парадоксом мы дальше будем понимать ситуацию, в которой обнаруживается кажущееся или действительное противоречие, возникающее в рамках принятой системы понятий.

Нужно отметить важный момент, что любое развитие физической теории, как системы взглядов и представлений об окружающем мире в той или иной степени связано с использованием математического аппарата. Поэтому в физике, последовательно используя математические методы, мы никогда не застрахованы от появления противоречий (парадоксов), не связанных с какими - то ни было непоследовательностями в рассуждениях или расчетах в рамках выбранной физической модели. Невозможно построить физическую теорию, использующую математический аппарат, в которой можно было бы в принципиальном плане исключить появление парадоксов.

В практическом плане гораздо вероятнее ожидать появление парадоксов, связанных с внутренней противоречивостью используемой модели или выходом за рамки ее применимости. Поэтому правильной представляется точка зрения, согласно которой парадокс является непременным атрибутом любой конкретной физической теории, и вопрос может стоять только о педагогической и методической целесообразности явного представления этого парадокса, или его устранения путем перехода к более общей модели или выбора более адекватных методов рассмотрения.

Подлинный парадокс необычен и странен, более того, он даже невероятен, однако предстает как убедительное для нашего ума доказательство, и потому он соответствует высшей степени образования. Отличительная особенность физических парадоксов, рассчитанных на творческое мышление и исследовательский подход, заключается в том, что в задачах творческого характера ставится проблема, которую нужно решить, и не приводится никаких указаний на те физические законы, которыми следует воспользоваться для решения этой проблемы. Анализируя физические парадоксы, учащиеся прогнозируют, а тем самым сознательно осваивают этапы научного познания. В процессе обучения физике учитель должен готовить учащихся к оценке парадоксальности физических теорий систематическим включением физических парадоксов в практику преподавания.

В работе рассмотрена классификация физических парадоксов, определены основные причины возникновения парадоксов в учебном процессе и требования к выбору физических парадоксов.

Обобщая все выше сказанное, можно сделать вывод о том, что, проявляя интерес к физике, особенностям ее структуры и методологии, социальному месту науки, нужно следить не только за ее успехами. Современное положение достигло того момента, когда для понимания сути науки ее нужно изучить изнутри, осознать причины, возникающих в ней противоречий, учиться преодолевать их.

Шестая глава «Методика проведения и результаты педагогического эксперимента» посвящена описанию организации педагогического эксперимента, который являлся неотъемлемой и органичной частью всего проведенного исследования. Он продолжался практически 10 лет, начиная с 1997г., и закончился в 2008 г. При окончательном подведении итогов исследования и формулировании выводов по результатам работы. Текущий анализ результатов выполнял функцию обратной связи и в ряде случаев заставлял вносить серьезные коррективы в теоретические построения и методику их реализации на практике.

Эксперимент проводился в три этапа: констатирующий (1997 - 2000 гг.), поисковый (2000 - 2004 гг.) и формирующий (2004 – 2008 гг.). На различных этапах к эксперименту привлекались около 1000 учащихся общеобразовательных школ и колледжей и 500 студентов, 20 преподавателей вузов и 90 учителей.

Основной целью констатирующего эксперимента является определение состояния развития парадоксальности мышления, и обучения решению физических парадоксов в современной школе, выявление трудностей, возникающих в процессе решения физических парадоксов, определение роли физических парадоксов в обучении и отношение к ним учителей, учащихся, выяснение возможности повышения эффективности обучения физике и качества физического образования, развития парадоксальности мышления учащихся на основе использования физических парадоксов.

Методика массового анкетирования и опроса преподавателей и учителей физики позволила выявить и обобщить их мнения по следующим блокам вопросов:

  • отношение учителей к понятию физического мышления; парадоксальности физического мышления, понятию физического парадокса;
  • отношение учителей к повышению своего педагогического мастерства в области развития физического мышления;
  • степень удовлетворенности учителей методическим обеспечением по развитию парадоксальности физического мышления, использованию физических парадоксов в учебном процессе по физике;
  • трудности, возникающие в процессе развития парадоксальности мышления школьников и использования физических парадоксов при обучении физике.

Отвечая на вопрос: «Для каких целей нужно развивать парадоксальность физического мышления?» – учителя отметили следующие: для умения анализировать различные явления, умения решать физические задачи, для реализации компетентностного подхода в общем образовании, для постановки физического образования на качественно новую ступень. Более 50 % учителей осознают большое значение использования физических парадоксов при обучении физики, но используют их редко, и лишь 9 % опрошенных учителей используют парадоксы как средство развития парадоксальности мышления на уроках физики систематически. Среди причин не использования физических парадоксов в процессе обучения физике  учителя отметили сложность подготовки и подбора задач-парадоксов, большие затраты времени для разрешения парадокса, низкий уровень подготовки школьников, недостаток знаний. Подготовка, подбор задач-парадоксов требует дополнительного времени от учителей, дополнительных знаний от учащихся, а, следовательно, обращения к дополнительной литературе. А, как выяснилось, 81 % учителей не имеют информации о такой литературе, отмечают отсутствие методической литературы по данной теме.

На рис. 2 представлено сравнение ответов учителей и учащихся на вопрос анкеты, связанный с пониманием  роли физических парадоксов в изучении физики.

1. – четко помогает представить физические явления

2. – повышают научный уровень физики

3. – способствуют развитию парадоксального характера  физического мышления

4. – активизируют учебную деятельность, развивают познавательный  интерес

5. – создают проблемные и творческие ситуации

6. – помогают решать задачи.

Рис. 2 Результаты анкетирования по выяснению роли физических парадоксов при изучении физики

Предложенные преподавателями пожелания и замечания были учтены при разработке методических рекомендаций.

В результате опытно-поисковой работы на втором этапе педагогического эксперимента была создана методическая система развития парадоксального характера мышления, разработаны методические рекомендации по ее использованию, разработана методика последовательного использования физических парадоксов. Для более детального, но, в то же время, комплексного оценивания влияния методической системы развития парадоксальности мышления через использование физических парадоксов на качество образования была выбрана следующая система критериев.

I. Позитивное влияние предлагаемого подхода, оцениваемое по двум аспектам:

А) На уровень овладения методологией.

Вводится четырехуровневая оценка практических знаний и умений:

1) Знает, умеет (владеет) – 1,0 (обходится без преподавателя).

2) Частично знает, умеет – 0,8 (не требует принципиальных содержатель­ных подсказок).

3) Частично знает, умеет – 0,5 (требует принципиальных содержательных подсказок).

4) Справляется при постоянном участии преподавателя – 0,2.

Б) На общий уровень освоения предметных знаний при обучении физике.

1) По результатам комплексных контрольных работ (Предметная составляющая).

2) По оценке результатов разрешения парадоксов (Деятельностно-коммуникативная составляющая).

– высказывание своей точки зрения (уровень знания);

– объяснение выбора плана решения, его логичности (уровень понимания);

– стиль речи, участие в диалоге (уровень применения);

– аргументированность ответов (уровень анализа);

– оценка разных подходов к проблеме, самооценка (уровень синтеза и оценки).

Использовалась карта-анкета, заполняемая преподавателем (учителем) или совместно.

II. Положительная динамика проявления познавательных интересов у обучаемых. Этот параметр, на наш взгляд, характеризует способность и возможность для самовыражения (самореализации) в рамках и средствами предмета. Он отслеживался по следующим позициям:

а) Активизация учебно-познавательной деятельности;

б) Усиление интереса к решению физических парадоксов (и расширение их содержания);

в) Участие студентов и школьников в творческих конференциях, конкурсах и олимпиадах, «Днях науки».

III. Положительная динамика проявления интереса у обучающих:

а) Интереса и стремления к освоению методики последовательного использования физических парадоксов в процессе обучения физике в педагогической практике у учителей физики и студентов (на педагогической практике);

б) Уровня профессиональной компетентности учителей физики.

Последние два критерия оценивались на основе анкетирования обучаемых и обучающих, наблюдения за учебным процессом.

На поисковом этапе было подтверждено положительное влияние разработанной методической системы на эффективность проведения учебно - воспитательного процесса при обучении физике и опробованы критерии проверки ее эффективности. Также было подготовлено все необходимое учебно-методическое обеспечение для организации и проведения формирующего этапа педагогического эксперимента.

Формирующий педагогический эксперимент представлял собой по существу совокупность независимых экспериментальных исследований. Первое проводилось на базе физического, математического факультетов ИвГУ и инженерно-физического факультета ИГЭУ, в Ивановском государственном институте противопожарной безопасности, в течение пяти лет. Второе – на базе педагогического и промышленно-экономического колледжа г. Иваново. Третье проводилось с учащимися и учителями восьми общеобразовательных школ города Иваново и Ивановской области.

Каждый год в каждом из вузов в эксперименте было задействовано по две группы (экспериментальная и контрольная), данные приведены в таблице 1.

Таблица 1

Численный состав участников первого исследования

 

Группы

Число студентов

1 год

2 год

3 год

4 год

5 год

Общее

Эксперимент.

51

52

53

52

53

530

Контрольн.

52

55

53

55

54

Каждый раз перед включением в эксперимент проводили входной контроль степени развития предметно-информационной составляющей образованности студентов путем сравнения средних оценок по группам за предыдущее время обучения, проведения общеобразовательного теста (естественнонаучной направленности) и экспертных оценок, даваемых преподавателями. Придерживались правила – контрольные группы по результатам входного контроля должны иметь показатели не ниже, чем аналогичные показатели экспериментальных групп. Проводились также заседания экспертных советов, в которые входили преподаватели (учителя) дисциплин естественнонаучного цикла, с целью более адекватного определения степени развития деятельностно-коммуникативной составляющей образованности.

Для чистоты проведения эксперимента была достигнута договоренность об одинаковом (во времени) прохождении изучения учебного материала и синхронности в проведении текущих и итоговых контрольных мероприятий. Были также согласованы материалы контрольных работ, входных и выходных предметных тестов.

После проведения очередного контрольного задания и заседания экспертного совета данные собирались и анализировались путем:

1. Сравнения результатов заданий в экспериментальных и контрольных группах (классах);

2. Сравнения экспертных оценок, присваиваемых студентам (учащимся) экспериментальных и контрольных групп (классов) экспертным советом;

3. Анализа динамики получаемых результатов для контрольных и экспериментальных групп (классов) в отдельности;

4. Сопоставления результатов выполнения заданий и экспертных оценок с динамикой изменения интереса к предмету.

Для определения степени развития предметно-информационной составляющей образованности (уровень обученности) использовали результаты проведения однотипных контрольных работ и (или) письменных тестов. После изучения и опробования ряда методик, мы пришли к выводу, что, они дают максимально объективную информацию и, кроме того, такая форма контроля результатов обучения является общепринятой и не приводит к дополнительным затратам учебного времени.

В соответствии с методикой оценивания, основанной на работе В.П. Беспалько, все участники эксперимента по результатам испытаний были распределены на четыре группы: первая – достигшие отличного уровня по результатам обучения, вторая – хорошего, третья – удовлетворительного и четвертая – неудовлетворительного (низкого). Для сопоставления результатов полученных в экспериментальных и контрольных группах, т.е. двух статистически независимых выборках, использовался стандартный статистический метод Пирсона ?2 .

 

 

 

 

 

 

Таблица 2

Результаты оценки развития уровня сформированности

предметной составляющей образования для первого исследования

fe

fk

fe (%)

fk (%)

fe – fk

(fe – fk)2

(fe – fk)2 /fk

Низкий

21

34

8,05

12,64

- 4,59

21,07

1,67

Удовлетворит.

59

82

22,61

30,48

- 7,87

61,94

2,03

Хороший

130

123

49,81

45,72

4,09

16,73

0,37

Отличный

51

30

19,54

11,15

8,39

70,39

6,31

ВСЕГО

261

269

100 %

100 %

0

?2 = 10,38

Уровень сформированности предметно-информационной составляющей образования в экспериментальных группах оказался выше, чем в контрольных, что следует объяснить использованием в экспериментальных группах разработанной нами методики.

Коммуникативные умения и навыки формируются у обучаемых в процессе учебной деятельности и должны оцениваться как компонент результата образования – деятельностно-коммуникативная составляющая образованности выпускника. Исходя из оценки показателей данного критерия, составлялась карта-анкета, заполняемая на каждом контрольном срезе экспертным советом, в который входили преподаватели (учителя) дисциплин естественнонаучного цикла, работающие в экспериментальных и контрольных группах (классах).

Первый срез проводился при включении группы в эксперимент, а последний – по окончании этапа. Сводные результаты для студентов первого исследования представлены в таблице 3.

Таблица 3

Результаты оценки динамики уровня сформированности деятельностно-коммуникативной составляющей образования первого исследования

 

 

Группы

Число

студентов

Уровень сформированности

Входной контроль

Выходной контроль

Эксперимент.

261

45,4 %

74,6 %

Контрольн.

269

46,8 %

54,8 %

Данные, представленные в таблице, подтверждают позитивное влияние предлагаемого подхода на общий уровень освоения предметных знаний.

Во втором исследовании в эксперимент были включены учащиеся педагогического и промышленно-экономического колледжа первого и второго курсов (по две группы каждый год в течение четырех лет проведения эксперимента). Общая численность участников эксперимента равнялась 319 человек. Аналогичное исследование проводилось с учащимися 10 – 11 классов общеобразовательных школ. Общая численность участников эксперимента - 408 человек.

Методика проведения эксперимента и критерии, используемые для оценки качества образования, оставались неизменными. Качественно был получен тот же результат.

Экспертные оценки эффективности методики развития парадоксальности мышления через последовательное использование физических парадоксов при обучении физике формализованы по следующей шкале.

Шкала формализации экспертных оценок:

0 – методика не эффективна; 1 – эффективность  методики  низкая; 2 – по эффективности данная методика не отличается от существующих, основанных на традиционном дидактическом принципе учета индивидуальных особенностей учащихся при обучении физике; 3 – эффективность данной методики незначительно выше существующих, основанных на традиционном дидактическом принципе учета индивидуальных особенностей учащихся при обучении физике; 4 – эффективность методики высокая; 5 – эффективность методики очень высокая.

Результаты экспертных оценок первой и второй групп экспертов единодушно оценили эффективность предложенной методики по предложенной шкале в 4 балла.

На основании результатов формирующего эксперимента выявлено, что выбранная нами методика обучения учащихся разрешению физических парадоксов и последовательного их использования на всех этапах обучения физике развивает парадоксальный характер мышления и физическое понимание учащихся, преодолевая формальное её понимание, повышает эффективность обучения физике, что обеспечивает качество физического образования.

В целом по материалам, представленным в шестой главе, можно сделать вывод: педагогический эксперимент, проведенный на широкой экспериментальной базе, подтвердил эффективность разработанной методической системы и позволил оценить ее положительное влияние на развитие предметно-информационной и деятельностно-коммуникативной составляющих образованности учащихся общеобразовательных школ, средних специальных учреждений и студентов высших учебных заведений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Главная задача Российской образовательной политики — обеспечение современногокачества образования на основе сохранения его фундаментальности и соответствия актуальным и перспективным потребностям личности, общества и государства.

Современная школа должна дать не только знания, умения и навыки, но и способствовать развитию школьника, научить его решать проблемы, научить учиться. Она должна формировать целостную системууниверсальных знаний,  умений, навыков, а также опыт самостоятельной деятельности и личной ответственности обучающихся. Переход на новые стандарты предполагает изменения в целях обучения: перенос акцента с усвоения значительной по объему системы знаний на усвоение способов деятельности, развитие способности к самостоятельному решению проблем в различных сферах деятельности. Важнейшей целью процесса обучения становится развитие личности учащегося, его мышления, являющегося важнейшим условием ее гармоничного развития.

В результате поисков наметились пути перевода обучения физике на новый качественный уровень: создание условий для включения учащихся в активный процесс формирования знаний и обобщенных способов деятельности за счет умелого создания и управления эмоциональным полем, создания информационно-образовательной среды при максимальном использовании резервов внутренней мотивации учащихся, что придает процессу обучения добровольный характер.

Приступая к настоящему исследованию, мы ставили перед собой цель – теоретически обосновать методическую систему развития парадоксальности мышления и использования физических парадоксов, как одного из наиболее существенного критерия оценки степени развития парадоксального характера мышления, на основе методологического подхода, и разработать на основе построенной концепции конкретные рекомендации по ее практической реализации. Разработанная модель носит опережающий характер, рассчитана не только на сегодняшний день, но и на перспективу. Она представляет собой открытую систему, доступную для корректировки с учетом развития науки, методики обучения науке и социального заказа.

На основании проведенных теоретических исследований и результатов педагогического эксперимента можно сделать следующие выводы:

— задача повышения качества обучения физике в высшей и средней школе требует повышения уровня знаний и развития физического мышления, учащихся на всем этапе от начального до профессионального физического образования. Одним из основных путей повышения эффективности обучения и качества физического образования в школе является совершенствование методики обучения в плане развития парадоксальных черт физического мышления.

— определены основные черты физического мышления, показано, что парадоксальность – одна из характеристик физического стиля мышления,

— проанализирован характер проявления парадоксальных черт мышления в курсе физики средней школы,

— разработана методическая система развития парадоксальности мышления, выявлены психолого-педагогические аспекты развития парадоксальности мышления,

— проанализированы роль и место научных парадоксов в физике, дидактические и методические возможности и особенности целенаправленного изучения и последовательного использования физических парадоксов, как средства развития парадоксальности мышления. Научные физические парадоксы оказали огромную роль на развитие всей физической науки, а их учебные модели – учебные физические парадоксы должны широко использоваться при изучении физики.

— рассмотрены основные причины целесообразности использования учебных физических парадоксов, разработаны требования к учебному парадоксу, методика их использования. Использование учебных физических парадоксов требует специальных методических разработок применительно к различным ступеням обучения физике, целью которых является доступность понимания. В работе предложены конкретные методические рекомендации по использованию физических парадоксов в средней школе.

Педагогический эксперимент подтвердил правильность выдвинутой гипотезы исследования о том, что обеспечение качества физического образования, может быть достигнуто путем развития парадоксальных черт мышления, поиска парадоксальных идей решения физических задач, а также последовательного использования физических парадоксов при обучении физике, как высшей степени физического понимания, которое является одним из обязательных условий постановки физического образования на надежную методологическую основу.

Разработанная методическая система развития парадоксальных черт физического мышления широко используется в педагогической практике учителей физики средних школ разного уровня и профиля, а также в системах подготовки и повышения квалификации учителей физики.

В диссертации исследованы вопросы, которые актуальны при изучении физики на любом уровне. Игнорирование развития парадоксальных черт физического мышления, физических парадоксов при обучении физике отрицательно сказывается на уровне понимания отдельных вопросов физики, а, следовательно, и на всем выработанном у учащихся физическом мышлении, что сводит на нет практическую ценность научных знаний, является причиной появления формализма в знаниях.

В рамках поставленных задач выполненное диссертационное исследование можно считать законченным. Оно может быть использовано как концептуальное для дальнейшего совершенствования методической системы развития парадоксальных черт физического мышления, способности обучаемых к анализу парадоксов, к переносу знаний.

ПУБЛИКАЦИИ

 

Библиографический список научных трудов автора составляет 112 работ, в том числе 73 по теме диссертационного исследования.

Монография и учебно-методические работы

 

Кондратьев А.С., Ситнова Е.В. Парадоксальность физического мышления. Монография СПб.: РГПУ им. А.И. Герцена, 2007. – 280 с. (17,5./5,8 п.л.)

  1. Ситнова Е.В., Маслова О.К. Парадоксы как средство развития физического мышления. Методическое пособие. – Иваново: Ив. гос. ун-т, 2008. – с. 120.      (6, 98/5,24 п.л.)
  2. Ситнова Е.В., Кулаков В.Е. Методические указания по использованию физических парадоксов на II ступени обучения. – Иваново: РИО ИвГУ, 1990. – с. 16.   (1/0,5 п.л.)
  3. Ситнова Е.В., Попчук В.В. Методические указания по использованию физических парадоксов на уроках физики в педагогических училищах и педагогических колледжах. – Иваново: РИО ИвГУ, 1993. – с. 16. (1/0,5 п.л.)
  4. Ситнова Е.В. Методические указания по использованию материалов истории физики в средней школе. Методические рекомендации. – Иваново: РИО ИвГУ, 1993. – с. 16. (0,93 п.л.)
  5. Блинов А.П., Кулаков В.Е., Максимов Ю.В., Ситнова Е.В. Электричество. Методические указания к лабораторному практикуму. Работы 10-13. – Иваново: Иван.гос.ун-т, 1994. – с. 28. (1,75/0,44 п.л.)
  6. Ситнова Е.В., Белова Т.В. Демонстрационные опыты по механике. Кинематика. Методические указания в помощь студенту-практиканту и начинающему учителю. – Иваново: Иван.гос.ун-т, 1995. – с. 20. (1,16/0,58 п.л.)
  7. Ситнова Е.В. Физические парадоксы в системе обучения физике. Автореф. диссертации кандидата педагогических наук. – СПб.: ГУКПК, 1997. – с. 18 (1 п.л.)
  8. Кулаков В.Е., Ситнова Е.В. Методика преподавания физики. Методические указания для студентов, получающих дополнительную специальность «Преподаватель». – Иваново: Иван.гос.ун-т, 2001. – с. 28. (1,63/0,83 п.л.)
  9. Ситнова Е.В., Белова Т.В. Изучение вращательного движения тел. Методические указания по выполнению лабораторной работы для студентов, получающих дополнительную специальность «Преподаватель». – Иваново: Иван.гос.ун-т, 2002. – с. 12. (0,7/0,35 п.л.)
  10. Блинов А.П., Кулаков В.Е., Ситнова Е.В. Физика. Методические указания для студентов 3 курса математического факультета. – Иваново: Иван.гос.ун-т, 2003. – с. 12. (0,7/0,25 п.л.)
  11. Ситнова Е.В., Белова Т.В. Лабораторная работа № 8. Демонстрационные опыты по кинематике. Методические указания по выполнению лабораторного практикума. – Иваново: Иван.гос.ун-т, 2004, 2006. – с. 20. (0,16/0,08 п.л.)
  12. Ситнова Е.В., Белова Т.В. Лабораторная работа № 9. Проверка законов механики на приборе ПДЗМ. Методические указания по выполнению лабораторного практикума. – Иваново: Иван.гос.ун-т, 2004, 2006. – с. 8. (0,7/0,35 п.л.)
  13. Ситнова Е.В., Белова Т.В. Лабораторная работа № 10. Изучение вращательного движения тел. Методические указания по выполнению лабораторного практикума. – Иваново: Иван.гос.ун-т, 2004, 2006. – с. 12. (0,7/0,35 п.л.)
  14. Ситнова Е.В., Белова Т.В. Лабораторная работа № 11. Строение вещества. Методические указания по выполнению лабораторного практикума. – Иваново: Иван.гос.ун-т, 2004. – с.8. (0,7/0,35 п.л.)
  15. Ситнова Е.В., Белова Т.В. Лабораторная работа № 12. Давление твердых тел, жидкостей и газов. Методические указания по выполнению лабораторного практикума. – Иваново: Иван.гос.ун-т, 2004, 2006. – с.12. (0,7/0,35 п.л.)
  16. Ситнова Е.В., Белова Т.В. Лабораторная работа № 13. Свойства газов и паров. Методические указания по выполнению лабораторного практикума. – Иваново: Иван.гос.ун-т, 2004, 2006. – с.8. (0,7/0,35 п.л.)
  17. Ситнова Е.В., Белова Т.В. Лабораторная работа № 14. Теплопередача и работа. Методические указания по выполнению лабораторного практикума. – Иваново: Иван.гос.ун-т, 2004. – с.12. (0,7/0,35 п.л.)
  18. Кулаков В.Е., Ситнова Е. В. Теория и практика методики обучения физике. Методические указания для студентов 4 курса физического факультета. – Иваново: Иван.гос.ун-т, 2004. – с.40. (2,33/1,17 п.л.)
  19. Ситнова Е.В., Белова Т.В. Лабораторная работа № 15. Электростатика. Методические указания по выполнению лабораторного практикума. – Иваново: Иван.гос.ун-т, 2005, 2008. – с.14. (0,7/0,35 п.л.)
  20. Ситнова Е.В., Белова Т.В. Лабораторная работа № 16. Постоянный ток и его законы. Методические указания по выполнению лабораторного практикума. – Иваново: Иван.гос.ун-т, 2005, 2008. – с.10. (0,7/0,35 п.л.)
  21. Ситнова Е.В., Белова Т.В. Лабораторная работа № 17. Электрические свойства полупроводников. Методические указания по выполнению лабораторного практикума. – Иваново: Иван.гос.ун-т, 2005, 2008. – с.16. (0,7/0,35 п.л.)
  22. Ситнова Е.В., Белова Т.В. Лабораторная работа № 19. Электромагнитная индукция. Методические указания по выполнению лабораторного практикума. – Иваново: Иван.гос.ун-т, 2005, 2008. – с.16. (0,7/0,35 п.л.)
  23. Ситнова Е.В., Кубасова Е.С. Экспериментальные задачи по физике. Методические указания. – Иваново: Иван.гос.ун-т,  2008. – с.40. (2,56/1,28 п.л.)

Статьи в ведущих рецензируемых журналах

 

  1. Кондратьев А.С., Ляпцев А.В., Ситнова Е.В. О развитии физического мышления. // Физическое образование в вузах. Т.13. №3. М.: Издательский Дом МФО, 2007. – с. 3 – 12. (0,89/0,27п.л.)
  2. Кондратьев А.С., Ситнова Е.В. Физическое мышление на современном этапе развития науки. // Известия РГПУ им. А.И. Герцена. №8 (34): Общественные и гуманитарные науки. – СПб.: РГПУ им. А.И. Герцена, 2007. – с. 7 – 20. (1,78/0,88 п.л.)
  3. Кондратьев А.С., Ситнова Е.В.  Развитие парадоксальности мышления при изучении основ квантовой физики в средней школе // Наука и школа. № 2. М.: МПГУ, 2007. – с. 58 – 61. (0,5/0,25 п.л.)
  4. Ситнова Е.В. Методическая система развития парадоксальности мышления при обучении физике // Среднее профессиональное образование. №4. – М.: Миратос, 2007. – с. 63 – 65. (0,44 п.л.)
  5. Ситнова Е.В. Психолого-педагогические аспекты развития парадоксальности мышления при обучении физике в средней школе.// Сибирский педагогический журнал. № 1. - Новосибирск: Немо Пресс, 2008. – с. 371 – 376. (0,52 п.л.)
  6. Ситнова Е.В., Майорова Н.С. Формирование естественно научной картины мира у школьников на основе парадоксальности мышления // Сибирский педагогический журнал. № 7. – Новосибирск: Немо Пресс, 2008. – с. 277 – 283. (0,52/0,26 п.л.)
  7. Кондратьев А.С., Ситнова Е.В. Физические задачи как средство развития парадоксального характера мышления // Сибирский педагогический журнал. № 2. - Новосибирск: Немо Пресс, 2009. – с. 256 – 261. (0,52/0,26 п.л.)

 

Научные статьи в журналах и трудах Международных конференций

 

  1. Кондратьев А.С., Ситнова Е.В. Физические парадоксы в системе обучения физике. // Физика в системе современного образования. Тез. докладов IV Межд. конф. Ч.1. – Волгоград: Перемена, 1997. – с. 118 – 119. (0,13/0, 06 п.л.)
  2. Ситнова Е.В., Смирнов В.В. К вопросу об учебных парадоксах физики микромира. // Физика в школе и ВУЗе: Межд. сб. научн. статей. Выпуск 1. - СПб.: РГПУ им. А.И. Герцена, 2004. – с. 34 – 36. (0,19/0,1п.л.)
  3. Ситнова Е.В., Кулаков В.Е. Развитие творческой одаренности в процессе обучения физике. // Физика в школе и ВУЗе. Межд. сб. научн. статей. – СПб.: РГПУ им. А.И. Герцена, 2004. – с. 73 – 76. (0,25/0,13 п.л.)
  4. Кулаков В.Е., Ситнова Е.В., Хромова Л.А. Личностно-ориентированные технологии при обучении физике. // Физика в школе и ВУЗе: Межд. сб. научн. статей. Выпуск 2. - СПб.: БРАН, 2005. – с. 70 – 73. (0,19/0,08 п.л.)
  5. Кондратьев А.С., Ситнова Е.В. Парадоксальность физического мышления как фактор качества физического образования. // Физика в школе и ВУЗе: Межд. сб. научн. статей. Выпуск 3. - СПб.: РГПУ им. А.И. Герцена, 2005. – с. 3 – 5. (0,19/0,09 п.л.)
  6. Ситнова Е.В. Физические парадоксы как один из компонентов развития физического мышления. // Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики. Материалы Межд. научно-практич. конф.. В 2 ч. Ч.1. – Екатеринбург: Уральский гос. пед. ун-т, 2006. с. 218. (0,13 п.л.)
  7. Кондратьев А.С., Ситнова Е.В. Физические парадоксы как критерий компетентности в современном физическом образовании. // Академические чтения. Выпуск 6. - СПб.: СПбГИПСР, 2006. – с. 117 -119. (0,38/0,19 п.л.)
  8. Кондратьев А.С., Ляпцев А.В., Ситнова Е.В. Компьютерное моделирование при изучении физики. Проверка корректности модели и вычислений. // Компьютерные инструменты в образовании. №2. – СПб.: КИО, 2006. – с.52 – 57. (0,87/0,29 п.л.)
  9. Ситнова Е.В. Онтогенетический подход к обучению физике. // Физика в школе и ВУЗе: Межд. сб. научн. статей. Выпуск 5. - СПб.: РГПУ им. А.И. Герцена, 2006. – с. 104 – 107. (0,19 п.л.)
  10. Ситнова Е.В. Развитие парадоксальности мышления при обучении физике. // Физика в системе современного образования. Матер. 9 межд. конф.Т.2. – СПб.: РГПУ им. А.И. Герцена, 2007. – с. 151 – 152. (0,13 п.л.)
  11. Ситнова Е.В. Физические задачи как средство развития парадоксальности мышления. // Физика в школе и ВУЗе: Межд. сб. научн. статей. Выпуск 6. - СПб.: РГПУ им. А.И. Герцена, 2007. – с. 121 – 124. (0,25 п.л.)
  12. Ситнова Е.В., Николаева Л.П. Видеоролики как средство развития парадоксальности мышления учащихся при изучении физики. // Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики. Матер. Межд. научно-практич. конф. В 2 ч. Ч.1.  – Екатеринбург: Уральский гос. пед. ун-т, 2007. – с. 178 – 180. (0,13/0,07 п.л.)
  13. Ситнова Е.В. Физическое мышление как эталон научного мышления. Депонирование в ВИНИТИ 03.12.2007г. № 1115-B2007.
  14. Ситнова Е.В. Физические парадоксы как способ осуществления «мягкой» модели обучения физике. // Физика в школе и ВУЗе: Межд. сб. научн. статей. Выпуск 8. - СПб.: БРАН, 2008. – с. 67 – 70. (0,25 п.л.)

Статьи в научных и методических сборниках

 

  1. Ситнова Е.В. Дидактические особенности использования парадоксов на уроках физики. // Актуальные общественно-политические и научно-технические проблемы. Тез. докладов IV  областной конф. молодых ученых - Иваново: ИЭИ, 1990. - с.144. (0,05 п.л.)
  2. Ситнова Е.В., Кулаков В.Е. Роль физических парадоксов в активизации познавательной деятельности студентов и школьников. // Современный учебный процесс: традиции и новые подходы в обучении. Тез. научно-практич. конф. – Иваново: Ив. гос. ун-т, 1993. – с. 5. (0,06/0,03 п.л.)
  3. Ситнова Е.В., Кулаков В.Е. Физические парадоксы в системе дифференцированного обучения. // Преподавание физики и астрономии в школе: состояние, проблемы, перспективы. Тез. докладов региональной научно-метод. конф. - Н.Новгород: НГПУ, 1994. - с.22-23. (0,12/0,06 п.л.)
  4. Ситнова Е.В., Кулаков В.Е. Парадоксы в истории физики и их отражение в учебном процессе. // Проблема управления качеством подготовки специалистов в учебном процессе. Тез. научно-практ. конф. – Иваново: Ив. гос. ун-т, 1994. –  с. 3 – 4. (0,06/0,03 п.л.)
  5. Ситнова Е.В., Кулаков В.Е. Использование физических парадоксов в системе дифференцированного обучения. // Методологические проблемы физического образования. Матер. научн. конф. - СПб.: ЭОС, 1994. - с. 16 – 17. (0,12/0,06 п.л.)
  6. Ситнова Е.В., Кулаков В.Е. Использование парадоксов истории физики в учебном процессе. // Методологические проблемы физического образования. Матер. научн. конф - СПб.: Образование, 1995. - с.19 - 20. (0,12/0,06 п.л.)
  7. Ситнова Е.В., Кулаков В.Е. Методологические вопросы физического образования. // Университетский курс общей физики: современные проблемы. Тезисы докладов 2-й Всеросс. научно-метод. конф. – М.: 1996. – с. 41 – 43. (0,17/0,08 п.л.)
  8. Ситнова Е.В. Физические парадоксы как средство развития физического мышления учащихся средней школы. // Физическое образование в школе и вузе. Матер. научно-практич. межвузовской конф. – СПб.: Образование, 1997. – с. 13 – 14. (0,12 п.л.)
  9. Ситнова Е.В., Кулаков В.Е. Анализ метода размерностей в курсе физики средней школы. // Преподавание физики в школе и вузе. Матер. научн. конф. – СПб.: Образование, 1997. – с. 71 – 72. (0,12/0,06 п.л.)
  10. Ситнова Е.В. Физические задачи – основной компонент физического образования. // Ивановский государственный университет. Юбилейный сб. тезисов статей молодых ученых. - Иваново: Ив. гос. ун-т, 1998. – с. 126 – 127. (0,12 п.л.)
  11. Ситнова Е.В., Кулаков В.Е. Проблемные ситуации при изучении вопросов квантовой физики. // Молекулярная физика неравновесных систем. Матер. итоговой научн. конф. – Иваново: Ив. гос. ун-т, 1998. – с. 97. (0,06/0,03п.л.)
  12. Ситнова Е.В., Кулаков В.Е. Неизбежность появления парадоксов в физике и их отражение в учебном процессе. // Ивановский государственный университет. Юбилейный сб. научн. статей. Ч.2. – Иваново: Ив. гос. ун-т, 1998. – с.151 -155. (0,27/0,14 п.л.)
  13. Ситнова Е.В., Кулаков В.Е. Метод гипотез как один из методов развития физического мышления учащихся. // Методика обучения физике в школе и вузе. Сб. научн. статей. – СПб.: РГПУ им. А.И. Герцена, 2000. – с. 111 – 112. (0,12/0,06 п.л.)
  14. Ситнова Е.В., Кулаков В.Е. Моделирование в научном познании. // Модели и моделирование в методике обучения физике: Матер. докладов республиканской научно-теоретич. конф. – Киров: Изд-во Вятского ГПУ, 2000. – 63 – 64. (0,13/0,07 п.л.)
  15. Ситнова Е.В., Кулаков В.Е. Моделирование в обучении физике. Вестник ИвГУ. Вып.2. – Иваново: Ив.гос.ун-т, 2001. – с.110 – 115. (0,44/0,22 п.л.)
  16. Ситнова Е.В., Кулаков В.Е. Формирование педагогических умений и навыков у будущих учителей физики. // Формирование учебных умений в процессе реализации стандартов образования. Тез. докладов Зональной научн.-практич. конф. – Ульяновск: УГПУ им. И.Н. Ульянова, 2001. – с.19 – 20. (0,12/0,006 п.л.)
  17. Ситнова Е.В., Хромова Л.А. Связь «школа-ВУЗ»: спецкурс по физике для учащихся 10-х классов как первый шаг к учебе в ВУЗе. // Научно-исследовательская деятельность в классическом университете. Сб. ст. по итогам научн. конф. Ч.1. Естеств. и техн. науки. – Иваново: Ив.гос.ун-т , 2002. – с. 199. (0,09/0,05 п.л.)
  18.  Ситнова Е.В., Кулаков В.Е. Систематизация и обобщение знаний по физике на основе структурно-логического подхода. // Научно-исследовательская деятельность в классическом университете. Сб. ст. по итогам научн. конф. Ч.1. Естеств. и техн. науки. – Иваново: Ив.гос.ун-т , 2002. – с. 194 – 195. (0,18/0,09 п.л.)
  19. Ситнова Е.В., Березина Е.В. Особенности работы по программе «Развитие одаренных детей на спецкурсе «Физика»». // Научно-исследовательская деятельность в классическом университете: ИвГУ – 2003. Матер. научн. конф. – Иваново: Ив.гос.ун-т , 2003. – с. 10 – 11. (0,18/0,09 п.л.)
  20. Ситнова Е.В., Кулаков В.Е. Проблемное обучение на уроках физики как условие развития творческого мышления школьников. // Научно-исследовате-льская деятельность в классическом университете: ИвГУ – 2003. Матер. научн. конф. – Иваново: Ив. гос. ун-т, 2003. – с. 27 – 28. (0,12/0,06 п.л.)
  21. Ситнова Е.В., Кулаков В.Е. Развитие творческого мышления в преподавании физики у одаренных детей. // Научно-исследовательская деятельность в классическом университете. Матер. научн. конф. Ч.1. Естеств. и техн. науки. – Иваново: Ив.гос.ун-т , 2004. – с. 21 – 22. (0,18/0,09 п.л.)
  22. Ситнова Е.В., Блинов А.П. Парадоксальные опыты в практикуме по методике демонстрационного эксперимента. // Научно-исследовате-льская деятельность в классическом университете. Матер. научн. конф. – Иваново: Ив. гос. ун-т, 2004. – с.10. (0,08/0,04п.л.)
  23. Ситнова Е.В., Кулаков В.Е. Совершенствование методической подготовки учителя физики в связи с переходом на профильное образование. // Научно-исследовательская деятельность в классическом университете. Матер. научн. конф. Ч.1. Естеств. и техн. науки. – Иваново: Ив.гос.ун-т , 2004. – с. 17 – 18. (0,18/0,09 п.л.)
  24. Ситнова Е.В., Кулаков В.Е. Физические парадоксы в науке и учебном процессе. // Научно-исследовательская деятельность в классическом университете. Сб. ст. по итогам научн. конф. Ч.1. Естеств. и техн. науки. – Иваново: 2006. – с. 29 – 35. (0,31/0,16 п.л.)
  25. Ситнова Е.В. Развитие парадоксальности мышления при обучении физике в профильных классах. // Научно-исследоват. деятельность в классическом университете. Сб.ст. по итогам научн. конф. Ч. 1. Естеств. и техн. науки. - Иваново: Иван. Гос. ун-т, 2007. – с. 28 – 32. (0,29 п.л.)
  26. Ситнова Е.В., Кулаков В.Е. Современные проблемы методики преподавания физики. // Традиции ИвГУ и вызовы Болонского процесса: проблемы, противоречия, пути решения. Сб. научно-методич. ст. – Иваново: Ив. гос. ун-т, 2007. – с. 342 – 346. (0,29/0,15 п.л.)
  27. Ситнова Е.В. Развитие парадоксальности мышления при обучении физике, как условие осуществления «мягкой» модели обучения. // Фундаментальные науки и образование. Матер. II –й Всерос. научно-практ. конф. – Бийск: БПГУ им. В.М.Шукшина, 2008. – с. 383 – 386. (0,19 п.л.)
  28.  Ситнова Е.В., Хромова Л.А. Методология физики как основа развития физического мышления. // Новации и традиции в преподавании физики: от школы до вуза. Матер. IV Всерос. научно-практ. конф.- Тула: ТГПУ им. Л.Н. Толстого, 2008. – c. 62 – 64. (0,19/0,1 п.л.)
 





© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.