Теоретико-методическая подготовка будущих учителей к использованию средств информационных компьютерных технологий при обучении тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 13.00.02, кандидат педагогических наук Ойматова, Хожармо Холмуродовна

• Ойматова, Хожармо Холмуродовна
• кандидат педагогических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат педагогических наук Ойматова, Хожармо Холмуродовна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ КУРСА "ИНФОРМАТИКА" ДЛЯ БУДУЩИХ УЧИТЕЛЕЙ ФИЗИКИ.

1.1. Психолого-педагогические и методические аспекты использования компьютера в профессиональной деятельности учителей физики.

1.2. Роль информационных технологий в профессиональной подготовке будущих учителей физики.

1.3. Состояние проблемы обучения будущих учителей физики использованию средств информационных компьютерных технологий в школьном лабораторном занятии.

1.4. Система средств информационных и коммуникационных технологий обучения и направления их использования на лабораторных занятиях по физике

Выводы по I — главе.

ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОДГОТОВКИ БУДУЩИХ УЧИТЕЛЕЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ИКТ НА ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЯХ ПО ФИЗИКЕ В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ.

2.1. Структура и содержание учебного модуля "ИКТ в лабораторном физическом эксперименте" дисциплины "Теория и методика обучения физике".

2.2. Совершенствование профессиональной подготовки будущих учителей физики при обучении компьютерных технологий.

2.3. Содержание и методика проведения опытно-экспериментальной работы.

Выводы по II - главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Теоретико-методическая подготовка будущих учителей к использованию средств информационных компьютерных технологий при обучении»

Актуальность темы исследования. Информатизация и компьютеризация практически всех сфер деятельности общества, внедрение новых технологий, в производство, образование, т.е. в профессиональную деятельность человека стали главными приметами современности. Все эги изменения, в свою очередь потребовали кардинального реформирования сферы образования и формирования многоуровневой, вариативной системы подготовки специалистов к профессиональной деятельности.

Президент Республики Таджикистан Эмомали Рахмон в своем Послании Маджлиси Оли Таджикистана "Ответственность за будущее нации", подчеркивая глобальные изменения, происходящие в обществе, особо отметил: "Когда мы говорим о воспитании подрастающего поколения, не следует забывать о том, что они должны обучаться в школах, оснащённых современными оборудованием, в том числе компьютерами" \

Эти слова Президента, конечно, можно отнести и к студентам вузов и учащимся, и ко всем тем, кто только начинает постигать азы компьютерных информационных технологий.

В рамках исследования особый интерес представляет задача теоретико-методической подготовки будущих учителей при использовании средств информационных компьютерных технологий в своей будущей профессиональной деятельности. Это тем более актуально, что компьютеризация школ, активно проводящаяся в Таджикистане, а, следовательно, и изменение методов преподавания, требуют наличия высокопрофессиональных учителей, способных обучать на современном уровне, быть восприимчивыми к новейшим веяниям и всегда готовых передавать свой опыт учащимся. При этом следует отметить, что подготовка

11 Эмомали Рахмон. Ответственность за будущее нации. Послание Маджлиси Оли Таджикистана.- «Народная газета» от 9.04.2003. компетентного специалиста в условиях современного информационного общества непременно включает формирование у него системы общих и профессиональных информационно-компьютерных технологий- компетенций.

Степень изученности проблемы. Анализу сущности компетентностного подхода и его реализации в системе высшего педагогического образования посвящены исследования таких российских ученых, как A.M. Андреев, В.И. Байденко, В.А. Болотов, Е.С. Заир - Бек, В.А. Козырев, Ю.Н. Кулюткин, Ю.Г. Татур, Н.Ф. Радионова и др. Научные работы по вопросам вузовской подготовки педагогов в области использования средств ИКТ в профессиональной деятельности опубликовали Г.А. Бордовский, С.Г. Григорьев, В.В. Гришкун, С.А. Жданов, В.А. Извозчиков, С.Д. Каракозов, О.А. Козлов, А.Ю. Кравцова, В.В. Лаптев, Д.Ш. Матрос, В.М. Монахов, И.В. Роберт, И.Г. Семакин, Е.К. Хеннер и др. При всей значимости этих работ в них освещены далеко не все аспекты проблемы' профессионального обучения учителей на основе компетентностной модели, включая формирование их готовности к информатизации сферы общего образования. При общей

•J теоретико-методологической проработанности ключевых направлений данной-проблемы остаются малоизученными ее методические составляющие, в частности теоретико-методическая подготовка будущих учителей при использованию средство информационных компьютерных технологий.

Анализировались и обосновывались подходы к использованию ИКТ преподавателями физики. Диссертант отмечает, что внимание исследователей преимущественно было сосредоточено на развитии у студентов выпускников педвузов общих представлений по вопросам использования средств ИКТ в преподавании физики, тогда как в практике предметной подготовки учителей физики уже давно являются востребованными конкретные тематические модули, например: «Использование средств ИКТ в решении физических задач», «ИКТ в контроле и учете знаний и умений учащихся» и т.п.

Изучение опыта работы учителей физики в условиях информатизации средней школы, анализ и обобщение результатов методологических, педагогических и методических исследований по проблеме подготовки будущих учителей к использованию компьютерных технологий в преподавании позволили выявить следующие противоречия в теории и практике обучения:

1) между необходимостью систематического и комплексного использования в обучении физике элементов ИКТ - инфраструктуры учебной среды и эпизодическим применением ее отдельных составляющих в массовой практике;

2) между потребностью в дифференциации и содержательном углублении тематических линий подготовки учителей физики к применению средств ИКТ в обучении и сложившейся в педагогических вузах практикой изучения преимущественно общих подходов к информатизации учебного процесса по предмету;

3) между высоким уровнем проработанности различных аспектов информатизации обучения физике в средней общеобразовательной школе и недостаточным исследованием вопросов подготовки учителя физики к эффективному использованию средств ИКТ в обучении, в частности в организации лабораторных занятий по физике;

4) между высоким образовательным потенциалом компетентностного и модульного подходов к подготовке будущих учителей к использованию средств ИКТ в преподавании физики и отсутствием научно-методического обеспечения их реализации в высшей педагогической школе.

Необходимость разрешения указанных противоречий еще раз подтверждает актуальность исследования, в котором автор попыталась ответить на следующий вопрос: как должно осуществляться обучение будущих учителей физики в педагогическом университете, они были профессионально компетентными в решении задач организации лабораторных занятий по физике в средней школе с использованием средств ИКТ?

Объектом исследования является процесс обучения в педагогическом университете будущих учителей физики по дисциплине «Теория и методика обучения физике».

Предмет исследования стали содержание, методы, формы и средства обучения будущих учителей физики организации лабораторных занятий по предмету в средней школе с использованием ресурсов и инструментов виртуальной образовательной среды.

Цель исследования: разработка и научное обоснование методики обучения будущих учителей физики эффективному использованию компонентов ИКТ- инфраструктуры учебной среды на лабораторных занятиях по предмету в средней общеобразовательной школе.

Гипотеза исследования: результативность обучения будущих учителей физики применению средств ИКТ на лабораторных занятиях по предмету в средней общеобразовательной школе возрастет, если:

1) в составе дисциплины «Теория и методика обучения физике» выделить учебный модуль «ИКТ в лабораторном физическом эксперименте», при разработке концепции и программы модуля реализовать компетентностной подход к обучению будущих учителей;

2) в составе компетентностных задач, определяющих содержание самостоятельной работы студентов выпускников по программе модуля, предусмотреть разработку проекта лабораторного занятия, включающего комплексное использование компонентов ИКТ- инфраструктуры предметной учебной среды.

В соответствии с целью и сформулированной гипотезой исследования были определены задачи исследования:

1. На основе анализа психолого-педагогической, методической и специальной литературы определить теоретико-методические подходы к подготовке будущих учителей физики в области использования средств ИКТ на лабораторных занятиях по физике в средней школе.

2. Уточнить базовые ИКТ- компетенции и определить состав специальных профессиональных ИКТ- компетенций учителя физики в организации лабораторных занятий по предмету; выделить уровни развития предметных ИКТ-компетенций и критерии их диагностики.

3. Разработать программу учебного модуля «ИКТ в лабораторном физическом эксперименте» в составе учебной дисциплины «Теория и методика обучения физике». Реализовать в программе модуля компетентностный подход к обучению.

4. Разработать методику обучения будущих учителей физики комплексному использованию средств ИКТ на лабораторных занятиях по физике в средней общеобразовательной школе.

5. В опытно-экспериментальной работе проверить результативность предложенной методики обучения.

Методологическую основу исследования составили: основы системного подхода к анализу объекта исследования (В.Г. Афанасьев, И.В. Блауберг, Т. Бобоев Г.Н. Сериков, Ф.Х. Хакимов, X. Маджидов и др.); концепции конструирования и проектирования педагогического процесса (В.И. Андреев, В.П.Беспалько, В.В. Краевский и др.); теоретические основы компетентностного подхода к подготовке специалистов в высшей школе (В.И. Байденко, В.А. Болотов, В.А. Козырев, Н.Ф. Радионова, Дж Шарипов и др.); исследования в области информационного общества и информатизации педагогического образования (В.В. Александров, С.А. Бешенков, В.В. Лаптев, Д.Ш.Матрос, А.В. Смирнов, И.Х. Каримова и др.); исследования по информатизации общего образования и компьютерным технологиям обучения физике

JI.И. Анциферов, Г.А. Бордовский, Е.И. Бутиков, А.В. Смирнов, В. А. Стародубцев, А.С. Кондратьев, В.В. Лаптев, А.Н. Тихонов, Т.А. Шукуров и др.); основы методики и техники учебного физического эксперимента (Л.И. Анциферов, В.А. Буров, Б.С. Зворыкин, А.А. Покровский, С.А.Хорошавин, А.В.Усова, П.В. Зуев, А.А, Бобров, Т.И. Шамало, В.В. Майер, В.Г. Разумовский Т.А.Шукуров и др.); научные теории и концепции усвоения социального опыта (Н.А. Менчинская, А.В. Усова, А.Н. Леонтьев, Л.С. Выготский, С.Л. Рубинштейн, П.Я. Гальперин, Н.Ф. Талызина); современные концепции развития самостоятельности личности в обучении (Е.В. Оспенникова, П.И. Пидкасистый, В. Усова Дж. Шарипов и др.); методология педагогических исследований (Л.И. Долинер, И.Загвязинский, В.В. Краевский и др.).

Методы исследования. Эмпирические: сбор научных фактов - анализ нормативных документов, изучение педагогического опыта учителей, анализ ИКТ- инфраструктуры учебной среды средней общеобразовательной школы, педагогические- наблюдения- и эксперимент в их различных формах; система-* тизация и обобщение.педагогических фактов. Теоретические: анализ моделей обучения в психологии и дидактике, их прогностического и объясняющего потенциалов, противоречий в системе теоретического знания; выдвижение гипотез и теоретическое моделирование учебного процесса. Исследование строилось с использованием основ общей и специальной методологии наук, связанных с педагогикой: философии, социологии, психологии, физики, математической статистики и др.

Исследование осуществлялось в три этапа с 2005 по 2009 гг.

На, первом этапе (2005 - 2006 гг.) был проведен анализ психолого-педагогической и научно-методической литературы, а также диссертационных работ в аспекте исследуемой проблемы с целью определения теоретико-методологических основ формирования у будущих учителей физики профессионально-методических умений и компетентностей; были определены цели, объект и предмет исследования; сформулированы гипотеза и задачи; составлен план опытно-экспериментальной работы, проведен ее констатирующий этап.

На втором этапе (2006 - 2007 гг.) разрабатывались программа модуля «ИКТ в лабораторном физическом эксперименте» и сопровождающий ее комплект дидактических и учебно-методических материалов. В поисковом эксперименте осуществлялись апробация программы модуля, корректировка системы квалификационных и компетентностных задач для самостоятельной работы студентов, отработка методики проведения занятий и организации самостоятельной работы студентов по программе модуля.

На третьем этапе (2007-2009 гг.) в ходе формирующей стадии опытно-экспериментальной работы проверялась эффективность разработанной методики подготовки будущих учителей физики в организации лабораторных занятий по физике. Были выполнены анализ и обобщение полученных в ходе исследования результатов, подведены его итоги. По результатам исследования-подготовлены методическое пособие и разработаны учебные материалы.

Экспериментальная база исследования. Опытно-экспериментальная работа проводилась на базе физического факультета Курган-Тюбинского государственного университета (КТГУ), а также на базе школ проведения педагогической практики студентов КТГУ им. Носира Хусрава (гимназия "Ориёно" средних общеобразовательных школ № 3, 7, 10, 12 г. Курган-Тюбе). Программа и материалы учебного модуля «ИКТ в лабораторном физическом эксперименте» прошли экспериментальную проверку на факультете переподготовки и повышения квалификации педагогических кадров Института повышения квалификации учителей.

Научная новизна проведенного исследования состоит в следующем:

1. Определена система специальных профессиональных компетенций учителя физики в организации лабораторных занятий по предмету в условиях ИКТ - насыщенной среды.

2. В программе и практике преподавания дисциплины «Теория и методика обучения физике» реализованы компетентностный и модульный подходы к обучению будущих учителей физики методике подготовки и проведения лабораторных занятий в средней школе с применением средств ИКТ. Разработана программа учебного модуля «ИКТ в лабораторном физическом эксперименте».

3. В отличие от ранее выполненных исследований, в которых рассматривались вопросы подготовки будущих учителей физики к использованию отдельных средств ИКТ в учебном лабораторном эксперименте, в настоящем исследовании предложена методика обучения студентов комплексному использованию компонентов ИКТ- инфраструктуры школьной предметной среды на лабораторных занятиях по физике.

В методике определены технологии формирования у студентов-выпускников обобщенных подходов к проектированию учебно-методических комплексов (УМК) лабораторных занятий по физике в средней школе, включающих использование средств ИКТ в разработке в составе УМК цифровых дидактических материалов для самостоятельной работы- учащихся с ресурсами и инструментами виртуальной среды.

Теоретическая значимость работы:

1. Выявлены направления и способы использования составляющих современной ИКТ - инфраструктуры предметной среды обучения на лабораторных занятиях по физике в средней школе (на различных этапах экспериментального исследования как метода познания и на различных этапах лабораторного занятия как организационной формы обучения).

2. Предложена обновленная модель построения лабораторных занятий по физике в средней школе, включающая:

- применение учащимися ресурсов и инструментов виртуальной среды при подготовке к лабораторному эксперименту;

- использование компьютерных технологий поддержки учебной деятельности при его выполнении (автоматизированный эксперимент, обработка данных натурных опытов с применением инструментальных пакетов, виртуальный учебный эксперимент).

Определены система и содержание цифровых дидактических материалов для самостоятельной работы учащихся, поддерживающих новую модель обучения. Сформулированы принципы построения данной системы материалов.

3. Уточнена методика использования в обучении наиболее значимого для школьного лабораторного эксперимента объекта предметной виртуальной среды - виртуальной учебной модели, а именно:

- предложена классификация учебных виртуальных моделей и определены направления использования моделей различных видов в учебном процессе по предмету; выделены уровни интерактивности и уточнены в соответствии с уровнями формы взаимодействия- учащихся с интерактивными учебными моделями по физике;

- определено место виртуального учебного эксперимента как метода учебного исследования виртуальных моделей физических явлений в системе, уровней и стадий научного и учебного познания;

- уточнен обобщенный план учебной работы школьников с виртуальными моделями, предложена технология разработки учебных инструкций, ориентированная на формирование у учащихся обобщенных познавательных умений в работе с данными виртуальными объектами.

4. Разработана компетентностная модель обучения будущих учителей физики комплексному использованию компонентов ИКТ- инфраструктуры предметной среды на лабораторных занятиях. В составе модели определены цели, содержание, методы и результаты обучения, а также система самостоятельной работы студентов.

Практическая значимость исследования:

1. Разработана программа учебного модуля «ИКТ в лабораторном физическом эксперименте» в составе дисциплины «Теория и методика обучения физике».

2. Подготовлены дидактические и учебно-методические материалы для проведения учебных занятий по программе модуля (в полиграфическом и цифровом вариантах), разработаны учебно-методические работы, включающие материалы для сопровождения лабораторных занятий.

3. Предложены тематика творческих проектов, темы курсовых и выпускных квалификационных работ, а также направления разработки студентами авторских коллекций цифровых учебных материалов по проблеме: использование средств ИКТ на лабораторных занятиях по физике в средней школе.

4. Разработаны методические рекомендации для преподавателей педагогических университетов по обучению будущих учителей физики организации лабораторных занятий по предмету в средней школе в условиях ИКТ-насыщенной учебной среды.

На защиту выносятся следующие положения:

1. В подготовке будущего учителя физики к использованию средств ИКТ на лабораторных занятиях по физике приоритетными должны стать компетентностный и модульный подходы. В связи с этим, целесообразно выделить в составе дисциплины «Теория и методика обучения и воспитания (физике)» (специальность 03.00.02 - физика, квалификация «учитель физики») учебный модуль «ИКТ в лабораторном физическом эксперименте». В программе модуля цели, содержание и- результаты обучения должны быть определены в их компетентностном контексте. При организации занятий с помощью модуля необходимо использовать адекватный компетентностному подходу к обучению комплекс методов и форм организации учебной работы студентов (метод проектов, метод социального взаимодействия, метод кейсов, методы развития критического мышления и педагогической рефлексии, методы проблемного обучения).

3. Подготовка будущих учителей физики к использованию средств ИКТ на лабораторных занятиях по физике в средней школе включает овладение системой специальных методик и технологий: а) методикой обучения учащихся использованию ресурсов и инструментов виртуальной среды при подготовке к лабораторному эксперименту и рациональному применению компьютерных технологий (автоматизированный эксперимент, обработка данных натурных опытов с применением инструментальных пакетов, виртуальный учебный эксперимент) при его выполнении; б) методикой формирования у учащихся обобщенных умений в работе с объектами и инструментами виртуальной среды; в) методикой и технологией проектирования и разработки системы цифровых дидактических материалов для самостоятельной работы учащихся, поддерживающих в ходе лабораторного эксперимента различные виды их учебной деятельности с компонентами ИКТ- инфраструктуры предметной среды обучения; г) методикой и технологией разработки учебно-методических комплексов лабораторных занятий, включающих использование средств ИКТ, в том числе УМК лабораторных занятий нетрадиционных форм организации; д) методикой и технологиями дистанционной поддержки учебной работы школьников на лабораторных занятиях.

Достоверность результатов исследования обеспечена: всесторонним анализом поставленной проблемы; применением современной научной методологии. исследования и выбором методов исследования, адекватных его предмету; разнообразием методов опытно-экспериментальной работы и корректностью их применения, контролируемостью условий проведения эксперимента и воспроизводимостью его результатов, критической оценкой полученных результатов и их сопоставлением с уже имеющимися результатами педагогических экспериментов по данной проблеме. Применением методов математической статистики с целью определения надежности и достоверности выводов по результатам экспериментального обучения.

Апробация и внедрение результатов исследования. Результаты исследования докладывались и обсуждались на региональных, республиканских и международных семинарах, симпозиумах и конференциях, посвященных проблемам информатизации образования: в Кулябе («Физика в системе современного образования», 2007), Душанбе («Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики в современных условиях», 2006; «Информатизация педагогического образования», 2008), Курган-Тюбе («Информатизация образования», 2008). Результаты исследования внедрены в учебный процесс в Курган-Тюбинском государственном университете, в Хатлонском областном Институте переподготовки и повышения квалификации педагогических кадров, прошли апробацию в базовых школах для проведения педагогической практики студентов физического факультета КТГУ им. Носира Хусрава.

Апробация учебно-методического комплекта модуля «ИКТ в лабораторном физическом эксперименте» осуществлялась в 3-х педагогических вузах Таджикистана, высшей педагогической школе («Информатизация системы образования», 2005-2009 гг.).

Заключение диссертации по теме «Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования)», Ойматова, Хожармо Холмуродовна

• выводы по работе с моделью;

• рисунок, иллюстрирующий правило Ленца (для двух любых случаев изменения параметров модели).

При подготовке отчета можно использовать редактор презентаций MS РР, а также иллюстрации к работе модели, выполненные с помощью клавиши «Ргп Sc».

Список литературы диссертационного исследования кандидат педагогических наук Ойматова, Хожармо Холмуродовна, 2009 год

1. Примеры оформления студентами различных компонентов УМК лабораторных занятий на основе разработанных ими комплектов цифровых дидактических и учебно-методических материалов приведены в приложении 10.

2. Опыт проведения лабораторных занятий в нетрадиционных формах еще только начинает формироваться в педагогической практике. Обнаруживает себя проблема проектирования таких занятий.

3. Разновидности лабораторных занятий по физике